Mae gan aloion cof siâp (SMAs) ymateb dadffurfiad nodweddiadol i ysgogiadau thermomecanyddol. Mae ysgogiadau thermomecanyddol yn tarddu o dymheredd uchel, dadleoli, trawsnewidiad solid-i-solid, ac ati (gelwir cam trefn uchel tymheredd uchel yn austenite, a gelwir cyfnod trefn isel tymheredd isel yn martensite). Mae trawsnewidiadau cyfnod cylchol dro ar ôl tro yn arwain at gynnydd graddol mewn dadleoliadau, felly bydd yr ardaloedd heb eu trawsnewid yn lleihau ymarferoldeb yr SMA (a elwir yn flinder swyddogaethol) ac yn cynhyrchu microcraciau, a fydd yn y pen draw yn arwain at fethiant corfforol pan fydd y nifer yn ddigon mawr. Yn amlwg, bydd deall ymddygiad blinder yr aloion hyn, datrys problem sgrap cydran drud, a lleihau'r cylch datblygu deunydd a dylunio cynnyrch oll yn cynhyrchu pwysau economaidd enfawr.
Nid yw blinder thermo-fecanyddol wedi cael ei archwilio i raddau helaeth, yn enwedig y diffyg ymchwil ar luosogi crac blinder o dan gylchoedd thermo-fecanyddol. Wrth weithredu SMA yn gynnar mewn biofeddygaeth, canolbwynt ymchwil blinder oedd cyfanswm oes y samplau “di-ddiffyg” o dan lwythi mecanyddol cylchol. Mewn cymwysiadau â geometreg SMA bach, nid yw twf crac blinder yn cael fawr o effaith ar fywyd, felly mae'r ymchwil yn canolbwyntio ar atal cychwyn crac yn hytrach na rheoli ei dwf; wrth yrru, lleihau dirgryniad a chymwysiadau amsugno ynni, mae angen sicrhau pŵer yn gyflym. Mae cydrannau SMA fel arfer yn ddigon mawr i gynnal lluosogi crac sylweddol cyn methu. Felly, er mwyn cwrdd â'r gofynion dibynadwyedd a diogelwch angenrheidiol, mae angen deall a meintioli ymddygiad twf crac blinder trwy'r dull goddefgarwch difrod. Nid yw'n syml defnyddio dulliau goddefgarwch rhag difrod sy'n dibynnu ar y cysyniad o fecaneg torri esgyrn yn SMA. O'i gymharu â metelau strwythurol traddodiadol, mae bodolaeth trosglwyddo cyfnod cildroadwy a chyplu thermo-fecanyddol yn gosod heriau newydd i ddisgrifio blinder a gorlwytho toriad SMA yn effeithiol.
Cynhaliodd ymchwilwyr o Brifysgol A&M Texas yn yr Unol Daleithiau arbrofion twf crac blinder mecanyddol a ysgogedig yn superalloy Ni50.3Ti29.7Hf20 am y tro cyntaf, a chynigiwyd mynegiad cyfraith pŵer o fath Paris sy'n rhan annatod y gellir ei ddefnyddio ar gyfer Ffitio'r blinder. cyfradd twf crac o dan baramedr sengl. Cesglir o hyn y gellir gosod y berthynas empirig â chyfradd twf crac rhwng gwahanol amodau llwytho a chyfluniadau geometrig, y gellir eu defnyddio fel disgrifydd unedig posibl o dwf crac dadffurfiad mewn SMAs. Cyhoeddwyd y papur cysylltiedig yn Acta Materialia gyda’r teitl “Disgrifiad unedig o dwf crac blinder mecanyddol ac actiwad mewn aloion cof siâp”.
Dolen bapur:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155
Canfu'r astudiaeth, pan fydd aloi Ni50.3Ti29.7Hf20 yn destun prawf tynnol uniaxial ar 180 ℃, mae'r austenite yn cael ei ddadffurfio'n elastig yn bennaf o dan lefel straen isel yn ystod y broses lwytho, a bod modwlws yr Young tua 90GPa. Pan fydd y straen yn cyrraedd tua 300MPa Ar ddechrau'r trawsnewidiad cyfnod positif, mae austenite yn trawsnewid yn martensite a achosir gan straen; wrth ddadlwytho, mae martensite a achosir gan straen yn cael ei ddadffurfio'n elastig yn bennaf, gyda modwlws Young o tua 60 GPa, ac yna'n trawsnewid yn ôl i austenite. Trwy integreiddio, mae cyfradd twf crac blinder deunyddiau strwythurol wedi'i ffitio i fynegiad cyfraith pŵer math Paris.
Ffig.1 Delwedd BSE o Ni50.3Ti29.7Hf20 aloi cof siâp tymheredd uchel a dosbarthiad maint gronynnau ocsid
Ffigur 2 Delwedd TEM o aloi cof siâp tymheredd uchel Ni50.3Ti29.7Hf20 ar ôl triniaeth wres yn 550 ℃ × 3h
Ffig. 3 Y berthynas rhwng J a da / dN o dyfiant crac blinder mecanyddol sbesimen NiTiHf DCT yn 180 ℃
Yn yr arbrofion yn yr erthygl hon, profir y gall y fformiwla hon gyd-fynd â data cyfradd twf crac blinder o bob arbrawf ac y gall ddefnyddio'r un set o baramedrau. Mae'r esboniwr cyfraith pŵer m tua 2.2. Mae dadansoddiad o doriad blinder yn dangos bod lluosogi crac mecanyddol a lluosogi crac gyrru yn doriadau lled-holltiad, ac mae presenoldeb mynych ocsid hafniwm wyneb wedi gwaethygu ymwrthedd lluosogi crac. Mae'r canlyniadau a gafwyd yn dangos y gall un mynegiad cyfraith pŵer empirig gyflawni'r tebygrwydd gofynnol mewn ystod eang o amodau llwytho a chyfluniadau geometrig, a thrwy hynny ddarparu disgrifiad unedig o flinder thermo-fecanyddol aloion cof siâp, a thrwy hynny amcangyfrif y grym gyrru.
Ffig. 4 Delwedd SEM o doriad sbesimen NiTiHf DCT ar ôl arbrawf twf crac blinder mecanyddol 180 ℃
Ffigur 5 Delwedd SEM torri asgwrn sbesimen NiTiHf DCT ar ôl gyrru arbrawf twf crac blinder o dan lwyth rhagfarn gyson o 250 N
I grynhoi, mae'r papur hwn yn cynnal arbrofion twf crac blinder mecanyddol a gyrru pur ar aloion cof siâp tymheredd uchel NiTiHf llawn nicel am y tro cyntaf. Yn seiliedig ar integreiddio cylchol, cynigir mynegiad twf crac cyfraith pŵer o fath Paris i gyd-fynd â chyfradd twf crac blinder pob arbrawf o dan baramedr sengl
Amser post: Medi-07-2021