Majalah Logam Top "Acta Materialia": Prilaku Pertumbuhan Retak Kelelahan saka Alloy Memori Bentuk

Wesi memori wangun (SMA) nduweni respon deformasi karakteristik kanggo rangsangan termomekanik.Rangsangan termomekanik asalé saka suhu dhuwur, pamindahan, transformasi padhet nganti padhet, lsp.Transisi fase siklik sing bola-bali ndadékaké paningkatan bertahap ing dislokasi, saéngga wilayah sing ora diowahi bakal ngurangi fungsionalitas SMA (disebut kelelahan fungsional) lan ngasilake microcracks, sing pungkasane bakal nyebabake kegagalan fisik nalika jumlah kasebut cukup gedhe.Temenan, ngerti prilaku urip kesel saka wesi kasebut, ngrampungake masalah kethokan komponen sing larang, lan nyuda pangembangan materi lan siklus desain produk kabeh bakal ngasilake tekanan ekonomi sing gedhe.

Kelelahan termo-mekanis durung ditliti kanthi akeh, utamane kekurangan riset babagan panyebaran retak kelelahan ing siklus termo-mekanik.Ing implementasi awal SMA ing biomedicine, fokus riset kelelahan yaiku total urip sampel "tanpa cacat" ing beban mekanik siklik.Ing aplikasi karo geometri SMA cilik, wutah retak lemes duwe pengaruh cilik ing urip, supaya riset fokus ing nyegah wiwitan crack tinimbang ngontrol wutah;ing driving, abang geter lan panyerepan energi aplikasi, iku perlu kanggo njupuk daya cepet.Komponen SMA biasane cukup gedhe kanggo njaga panyebaran retak sing signifikan sadurunge gagal.Mulane, kanggo nyukupi syarat linuwih lan safety sing dibutuhake, kudu ngerti kanthi lengkap lan ngitung prilaku pertumbuhan retak kesel liwat metode toleransi karusakan.Aplikasi metode toleransi karusakan sing gumantung ing konsep mekanika fraktur ing SMA ora prasaja.Dibandhingake karo logam struktural tradisional, orane transisi phase bisa dibalèkaké lan kopling thermo-mechanical nuduhke tantangan anyar kanggo èfèktif njlèntrèhaké lemes lan fraktur kakehan SMA.

Peneliti saka Texas A & M University ing Amerika Serikat conducted murni mechanical lan mimpin nyobi wutah retak lemes ing Ni50.3Ti29.7Hf20 superalloy kanggo pisanan, lan ngajokaken sawijining basis integral Paris-jinis daya expression hukum sing bisa digunakake kanggo Pas lemes. tingkat wutah retak ing parameter siji.Iki disimpulake yen hubungan empiris karo tingkat pertumbuhan retak bisa dipasang ing antarane kondisi loading sing beda lan konfigurasi geometris, sing bisa digunakake minangka deskriptor manunggal potensial saka pertumbuhan retak deformasi ing SMA.Makalah sing gegandhengan diterbitake ing Acta Materialia kanthi judhul "Deskripsi terpadu babagan pertumbuhan retakan kelelahan mekanik lan aktuasi ing paduan memori wangun".

Link kertas:

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155

Panliten kasebut nemokake yen alloy Ni50.3Ti29.7Hf20 kena uji tegangan uniaxial ing 180 ℃, austenite utamane deformed kanthi elastis ing tingkat stres sing kurang sajrone proses loading, lan modulus Young kira-kira 90GPa.Nalika kaku tekan udakara 300MPa Ing wiwitan transformasi fase positif, austenit malih dadi martensit sing diakibatake stres;nalika mbongkar, martensit sing diakibatake stres utamane ngalami deformasi elastis, kanthi modulus Young kira-kira 60 GPa, lan banjur ngowahi maneh dadi austenit.Liwat integrasi, tingkat pertumbuhan retak kelelahan bahan struktural wis dipasang ing ekspresi hukum kekuwatan jinis Paris.
Gambar 1 BSE saka Ni50.3Ti29.7Hf20 paduan memori wangun suhu dhuwur lan distribusi ukuran partikel oksida
Gambar 2 gambar TEM saka Ni50.3Ti29.7Hf20 paduan memori wangun suhu dhuwur sawise perawatan panas ing 550 ℃ × 3h
Gambar 3 Hubungan antara J lan da/dN pertumbuhan retak kelelahan mekanik spesimen DCT NiTiHf ing 180 ℃

Ing eksperimen ing artikel iki, dibuktekake manawa rumus iki bisa cocog karo data tingkat pertumbuhan retak kelelahan saka kabeh eksperimen lan bisa nggunakake paramèter sing padha.Eksponen hukum daya m kira-kira 2.2.Analisis fraktur kelelahan nuduhake yen panyebaran retak mekanik lan panyebaran retak nyopir minangka fraktur semu, lan asring ana permukaan hafnium oksida wis nambah resistensi panyebaran retak.Asil sing dipikolehi nuduhake yen ekspresi hukum daya empiris siji bisa entuk kamiripan sing dibutuhake ing macem-macem kondisi loading lan konfigurasi geometris, saéngga nyediakake gambaran manunggal saka kelelahan thermo-mekanis saka wesi memori wangun, saéngga ngira-ngira daya nyopir.
Gambar 4. Gambar SEM fraktur spesimen DCT NiTiHf sawise eksperimen pertumbuhan retak kelelahan mekanik 180 ℃
Gambar 5 Gambar SEM fraktur spesimen DCT NiTiHf sawise nyopir eksperimen pertumbuhan retak kelelahan ing beban bias konstan 250 N

Ing ringkesan, makalah iki nganakake eksperimen pertumbuhan retakan kesel mekanik murni lan nyopir ing paduan memori wangun suhu dhuwur NiTiHf sing sugih nikel kanggo pisanan.Adhedhasar integrasi siklik, ekspresi pertumbuhan retak hukum-kuasa tipe Paris diusulake supaya pas karo tingkat pertumbuhan retak kelelahan saben eksperimen ing siji parameter.


Wektu kirim: Sep-07-2021