اثر فرآیند نورد سرد بر کرنش بازیابی و نسبت بازیابی آلیاژ حافظه دار Ni50Ti40Hf10

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 3، دوره 10، شماره 35، اردیبهشت 1398، صفحه 27-38   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

مجید بلباسی^*

استادیار، گروه مهندسی نفت، معدن و مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران، ایران

تاریخ دریافت: 11 مرداد 1397،  تاریخ بازنگری: 30 شهریور 1397،  تاریخ پذیرش: 15 اردیبهشت 1398 

چکیده

در بین آلیاژهای حافظه دار دمای بالای پایه NiTi ، آلیاژهای NiTiHf به دلیل دمای استحاله بالا، پایداری حرارتی خوب و قیمت مناسب نسبت به دیگر آلیاژهای حافظه دار بسیار مورد توجه می‌باشند. کرنش بازیابی و نسبت بازیابی این آلیاژها در مقایسه با آلیاژهای دوتایی NiTi پایین می باشد. یکی از راههای افزایش میزان کرنش بازیابی در این آلیاژها انجام عملیات ترمومکانیکی می باشد. در این تحقیق آلیاژ حافظه دار دمای بالا Ni50Ti40Hf10 در کوره قوس تحت خلا آلیاژسازی و ریخته گری شد و پس از همگن سازی، نمونه ها تحت عملیات نورد سرد و آنیل قرار گرفتند. با استفاده از تست خمش کرنش های اعمالی 6/2 تا 4/5 به روی نمونه ها اعمال شد و سپس میزان کرنش بازیابی و نسبت بازیابی نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش کرنش اعمالی مقدار کرنش بازیابی افزایش یافت. در تمامی نمونه های نورد سرد شده تا کرنش اعمالی 3 میزان بازیابی بطور کامل 100% اتفاق افتاد. در کرنش های اعمالی بیش از این مقدار به دلیل وقوع تغیرشکل ناشی از لغزش، میزان بازیابی کرنش به کمتر از 100% رسیده است. در نمونه های نورد سرد شده به دلیل افزایش سختی و در نتیجه استحکام، مقدار کرنش بازیابی و نسبت بازیابی نسبت به نمونه ریختگی افزایش یافت. حداکثر کرنش بازیابی شده در نمونه ریختگی، مقدار 5 با نسبت بازیابی 87% بوده و با اعمال نورد به میزان 10 و 20 درصد، کرنش بازیابی به ترتیب به 25/5 و28/5 و نسبت بازیابی به 92% و 6/93 % افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

آلیاژهای حافظه دار دمای بالا؛ آلیاژهای NiTiHf؛ نورد سرد؛ کرنش بازیابی؛ نسبت بازیابی

عنوان مقاله [English]

Effect of cold rolling process on recovery strain and recovery ratio of Ni50Ti40Hf10 shape memory alloy

نویسندگان [English]

majid belbasi

Department of petroleum, mining and materials engineering, Islamic Azad University, Central Tehran branch, Tehran, Iran

چکیده [English]

Among NiTi base high temperature shape memory alloys, NiTiHf alloys seem to be more
attention, because of their high transformation temperatures, good thermal stability and lower price in comparison with other shape memory alloys. Recovery strain and recovery ratio of this alloys in comparison with binary NiTi alloys is less. One of methods for improvement of recovery strain is thermomechanical treatment. In this research, the Ni50Ti40Hf10 shape memory alloy was casted by vacuum arc melting and after homogenization, specimens were cold rolled and annealed. By bending test, applied strain from 2.6 to 5.4 carried out on specimens and then amount of recovery strain and recovery ratio were measured. The result showed that with increasing applied strain, the amount of recovery strain increased. In all of cold rolled samples until 3% applied strain, recovery is complete 100% but in applied strain above this amount due to occurrence of slip deformation, recovery is less than 100%. In cold rolled specimens, due to increasing of hardness and also strength, recovery strain in comparison with casting specimen increased. Maximum recovery strain in casting specimen, was amount of 5 with 87% recovery ratio and with applying 10% and 20% rolling, recovery strain to 5.25 and 5.28 and also recovery ratio to 92% and 93.6% increased.

کلیدواژه‌ها [English]

high temperature shape memory alloys, NiTiHf alloys, cold rolling, recovery strain, recovery ratio

مراجع

Refrences:
1. K. Otsuka, X. Ren, "Physical Metallurgy of Ti–NiBased Shape Memory Alloys", Progress in Materials Science. Vol. 50, pp. 511–678, 2005.
2 - م. قدیمی، ع. شکوه فر، ح. رستمی و ع. قلی زاده
وزوانی، " مطالعه دگرگونی فازی و رفتار گرماکشسانی
ترکیب NiTiCu نانوبلوری سنتز شده با فرآیند آلیاژسازی
مکانیکی "، نشریه موادنوین، جلد 3 ، شماره 4 ، ص 12 - 1 ،
تابستان 1392 .
3. G.S. Firstov, J.V. Humbeeck, and Y.N. Koval, "HighTemperature Shape Memory Alloys: Some Recent Developments", Materials Science and Engineering A. Vol. 378, pp.2–10, 2004. 4. P.L. Potapov, A.V. Shelyakov, A.A.
Gulyaev, E.L. Svistunova, N.M. Matveeva, and D. Hodgson, " Effect of Hf on the Structure of Ni-Ti Martensitic Alloys", Material Letters. Vol. 32, pp. 247–250, 1997. 5. X.L. Meng, W. Cai, L.M. Wang, Y.F. Zheng, L.C. Zhao, and L.M. Zhou, "Microstructure of Stress Induced Martensite in a Ti-Ni-Hf High Temperature Shape Memory Alloy", Scripta Materialia, Vol.45,pp.1177–1182,2001. 6. W. Cai, X.L. Meng, L.C. Zhao, "Recent Development of TiNi-Based Shape Memory Alloys", Current Opinion in Solid State and Materials Science, Vol. 9, pp. 296–302,2005. 7. F. Dalle, E. Perrin, P. Vermaut, M.
Ni50Ti40Hf 38 اثر فرآیند نورد سرد بر کرنش بازیابی و نسبت بازیابی آلیاژ حافظه دار 10
Masse, R. Portier. "Interface Mobility in Ni49.8Ti42.2Hf8 Shape Memory Alloy", Acta Materialia, Vol. 50, pp. 3557-3565, 2002. 8. X.L. Meng, Y.X. Tong, K.T. Lau, W. Cai , L.M. Zhou , L.C. Zhao, "Effect of Cu Addition on Phase Transformation of Ti–Ni–Hf High-Temperature Shape Memory Alloys", Materials Letters. Vol. 57, pp. 452–456, 2002.
9. X.L. Meng, Y.D. Fu, Q.F. Li, J.X. Zhang, W. Cai, L.C. Zhao, "Shape-Memory Behaviors in an Aged NiRich TiNiHf High Temperature Shape-memory Alloy", Intermetallics, Vol. 16, pp. 698-705, 2008.
10. M.S. Shakeri, J. Khalil-Allafia, V. Abbasi-Chianeha, A. Ghabchi, "The Influence of Ni4Ti3 Precipitates Orientation on Two-way Shape Memory Effect in a NiRich NiTi Alloy", Journal of Alloys and Compounds, Vol. 485, pp. 320–323,2009. 11. M. Moshref javadi, M. Belbasi, M. T. Salehi, M. Afshar, "Effect of Aging on the Microstructure and Shape Memory Effect of a Hot Rolled NiTiHf Alloy", Materials Engineering and Performance, Vol. 20, pp. 618-622,2011. 12. M. Belbasi, M. T. Salehi, S.A.A.Akbari Mousavi, " A study on the mechanical behavior and microstructure of NiTiHf shape memory alloy under hot deformation", Materials Science & Engineering A , Vol. 560, pp. 96-102, 2013. 13. M. Moshref-Javadi, M. Belbasi, S. H. Seyedein, "Fabrication of (Ti,Hf)-rich NiTiHf Alloy Using Graphitic Mold and Crucible", Journal of Materials Science & Technology, Vol. 30, pp. 280–284, 2014. 14. Y. Tong, F. Chen, B. Tian, Y. Zheng, "Microstructure and martensitic transformation of Ti49Ni51−xHfx high temperature shape memory alloys", Materials Letters, Vol. 63, pp. 1869–1871, 2009.
15. A. Foroozmehr, A. Kermanpur, F. Ashrafizadeh, Y. Kabiri, "Effects of thermo-mechanical parameters on microstructure and mechanical properties of Ti–50 at.%Ni shape memory alloy produced by VAR method", Materials Science and Engineering A, Vol. 535, pp. 164–169, 2012.
16. K. Tsuchiya, M. Inuzuka, D. Tomus, A. Hosokawa , H. Nakayama, K. Morii , Y. Todaka , M. Umemoto, " Martensitic transformation in nanostructured TiNi shape memory alloy formed via severe plastic deformation" Materials Science and Engineering A, Vol. 438–440, pp.643–648, 2006.