مطالعه دگرگونی فازی و رفتار گرما‌کشسانی ترکیب NiTiCu نانو‌بلوری سنتز شده با فرآیند آلیاژسازی مکانیکی

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 1، دوره 4، شماره 12، مرداد و شهریور 1392، صفحه 1-12   

نویسندگان

مرتضی قدیمی^{* 1}؛ علی شکوه فر²؛ حمیدرضا رستمی³؛ علی قلی زاده وزوانی⁴

¹کارشناس ارشد مهندسی مواد (شناسایی و انتخاب مواد مهندسی)، آزمایشگاه موادپیشرفته و نانوتکنولوژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی.

²استاد مهندسی مواد، آزمایشگاه مواد پیشرفته و نانوتکنولوژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی.

³کارشناس ارشد مهندسی مواد (خوردگی و حفاظت مواد)، دانشکده مهندسی مواد، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه ازاد اسلامی.

⁴کارشناس مهندسی مواد (متالورژی صنعتی)، دانشکده مهندسی مواد، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه ازاد اسلامی.

تاریخ دریافت: 26 آذر 1394،  تاریخ پذیرش: 26 آذر 1394 

چکیده

در این پژوهش ترکیب حافظه دار Ni40Ti50Cu10 نانوبلوری به گونه‌ای موفقیت آمیز با روش آلیاژسازی مکانیکی و عملیات تابکاری پسین سنتز شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) مشخص کرد که آسیاب‌کاری مخلوط پودرهای عنصری با خلوص بالای اولیه در دستگاه آسیاب مکانیکی به مدت 60 ساعت، منجر به انحلال مس در شبکه آستنیت و تشکیل ترکیب بین فلزی (B2)NiTiCu شده است. تابکاری مخلوط پودرها در دمای 1173 کلوین و برای مدت زمان 15 دقیقه تشکیل فاز (B19') NiTiCu، وقوع پدیده رشد دانه و رهایش کرنش‌های داخلی را در پی داشته است. جهت ارزیابی ریزساختاری فرآورده‌ها از مشاهدات با میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی (SEM) و عبوری (TEM) سود برده شد. مطالعات صورت گرفته دلالت بر ریخت‌شناسی مناسب و توزیع همگن عناصر آلیاژی در ترکیب سنتز شده را داشته است. بر اساس نتایج آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) ایجاد ساختار نانومتری به دلیل کاهش چشمگیر هیسترزیس گرمایی به بهبود رفتار گرما‌کشسانی و حافظه داری ترکیب منجر شده است.
 

کلیدواژه‌ها

ترکیب NiTiCu؛ آلیاژسازی مکانیکی؛ گرما کشسانی؛ نانوبلور

مراجع

1- K. Otsuka and X. Ren, "Physical metallurgyof Ni-Ti-based shape memory alloys",Progress in Materials Science, Vol. 50, pp.511-678, 2005.

2- K. Otsuka and C. M. Wayman, Shapememory materials, pp. 50-72, CambridgeUniversity Press, Cambridge, 1998.

3- T. Duerig, A. Pelton and D. Stockel, "Anoverview of Nitinol medical application",Materials Science and engineering A, Vol.273-275, pp. 149-160, 1999.

4- M. Pattabi, K. Ramakrishna and K. K.Mahehsh, "Effect of thermal cycling on theshape memory transformation behavior ofNiTi alloy: Powder X-ray diffractionstudy", Materials Science and engineering A,Vol. 448, pp. 33-38, 2007.

5- D. W. Berzins and H. W. Roberts, "Phasetransformation changes in thermocycled nickel–titanium orthodontic wires", DentalMaterials, Vol. 26, pp. 666-674, 2010.

6- M. Akhlaghi, R. Mahmudi and M. NiliAhmadabadi,Deformation energy of NiTishape memory wires, Materials and Design,Vol. 32, pp. 1923-1930, 2011.

7- T. Goryczka and J. V. Humbeeck, "NiTiCushape memory alloy produced by powdertechnology", Journal of Alloys andCompounds, Vol. 456, pp. 194-200, 2008.

8- M. Es-Souni, M. Es-Souni and H. Brandies,"On the transformation behavior, mechanicalproperties and biocompatibility of two NiTibasedshape memory alloys: NiTi42 andNiTi42Cu7", Biomaterials, Vol. 22, pp. 2153-2161, 2002.

9- S. Colombo, C. Cannizzo, F. Gariboldi andG. Airoldi, "Electrical resistance anddeformation during the stress-assisted two-waymemory effect in Ni45Ti50Cu5 alloy", Journalof Alloys and Compounds, Vol. 422, pp. 313-320, 2006.

10- B. Yuan, C.Y. Chang, P. Huang and M.Zhu, "Superelastic properties of porous NiTishape memory alloys prepared by hot isostaticpressing", Materials Science and engineeringA, Vol. 438-440, pp. 657-660, 2006.

11- H. X. Zheng, J. Mentz, M. Bram, H. P.Buchkremer and D. Stover, "Powdermetallurgical production of TiNiNb and

TiNiCu shape memory alloys by combinationof pre-alloyed and elemental powders", Journalof Alloys and Compounds,Vol. 463, pp. 250-256, 2008.

12- T. Maeshima, S. Ushimaru, K. Yamauchiand M. Nishida, "Effect of heat treatment onshape memory effectandsuperelasticity in Ti–Mo–Sn alloys", Materials Science andengineering A, Vol. 438-440, pp. 844-847,2006.

13- O. W. Bertacchini, D. C. Lagoudas and E.Patoor, "Thermomechanical transformationfatigue of TiNiCu SMA actuators under acorrosive environment-Part I: Experimentalresults", International Journal of Fatigue, Vol.31, pp. 1571-1578, 2009.

14- S. O. Gashti, A. Shokuhfar, R. EbrahimiKahrizsangiand B. Nasiri-Tabrizi, "Synthesisof nanocrystalline intermetallic compounds inNi–Ti–Al system by mechanothermalmethod", Journal of Alloys and Compounds,Vol. 491, pp. 344-348, 2010.

 

16- J. M. d. A. Abdala, B. B. Fernandesb, D.R. d. Santosc, V. A. R. Henriquesc, C. d. M.Netob and A. S. Ramosa, "Preparation of50Ni–45Ti–5Zr powders by high-energy ballmilling and hot pressing", Journal of Alloysand Compounds, Vol. 495, pp. 423-427, 2010.

17- V.G. Pushin, V. V. Stolyarov, R. Z.Valiev, T. C. Lowe and Y.T. Zhu,"Nanostructured TiNi-based shape memoryalloys processed by severe plasticdeformation", Materials Science andengineering A, Vol. 410-411, pp. 386-389,2005.

18- R. W. Siegel, Nanophase materials:synthesis, structure and properties, pp. 65–105,Springer Verlag, Berlin, 1994.

19- Q. Y. Wang, Y. F. Zheng and Y. Liu,"Microstructure, martensitic transformation

and superelasticity of Ti49.6Ni45.1Cu5Cr0.3shape memory alloy", Materials Letters, Vol.65, pp. 74-77, 2011.

20- K. N. Lin, S. K. Wu, "Multi-stagetransformation in annealed Ni-richTi49Ni41Cu10 shape memory alloy",Intermetallics, Vol. 18, pp. 87-91, 2010.