ارزیابی تاثیر متغیرهای ترمومکانیکی بر تشکیل ساختار میکروسکوپی و خواص مکانیکی آلیاژ حافظه دار niti نانوساختار

آلیاژهای حافظه دار قادر به حفظ و بازیابی شکل اولیه خود می باشند که این عمل بعد از تغییر شکل باگرم شدن در دمایی بالاتر از دمای استحاله انجام می شود. رفتار منحصر به فرد حافظه داری و ابرکشسانی آلیاژ حافظه دار niti باعث شده که در چند دهه اخیر از این آلیاژ در تجهیزات و ابزارهای حساس استفاده شده است. همچنین مقاومت به خوردگی بالا, زیست سازگاری بسیار خوب با بدن و مطلوب بودن خواص مکانیکی و سایشی باعث شده که این آلیاژ برای کاربرد های پزشکی, هوافضا و نظامی مورد توجه قرار گیرد. در این تحقیق امکان تولید آلیاژ حافظه دار niti به روش ذوب القایی در قایقک مسی و تاثیر عملیات ترمومکانیکی شامل نورد سرد و آنیل متعاقب بر ریزساختار, خواص مکانیکی و خواص ابرکشسانی و حافظه داری آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های ریخته¬گری شده به روش ذوب القایی در قایقک مسی, پس از همگن سازی در دمای oc900 به مدت زمان 4 ساعت, تحت عملیات نورد گرم قرار گرفته و سپس در دمای محیط با مقادیر مختلف کاهش ضخامت بین20% تا 70% نورد سرد شدند. بررسی ریز ساختاری حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان دادکه در نمونه 70% نورد سرد شده در قسمتهایی ریز ساختار آستنیتی نانومتری با اندازه دانه حدود 20 نانومتر ایجاد شده و در بخش هایی دیگر از جمله باند های تغییر شکل, شبکه کریستالی تخریب شده و فاز آمورف تشکیل شده است. آنالیز فازی xrd حاکی از حضور فاز آستنیتی در نمونه های نورد سرد شده بود. مقدار دانسیته نابجایی¬ها برای نمونه %70 نورد سرد شده حدود cm-2 13+10 محاسبه شد. آنیل در دمای oc300 عمدتاً منجر به کاهش دانسیته نابجایی¬ها شد, اما همچنان باندهای آمورف در نمونه وجود داشتند. آنیل در دمای oc400 منجر به کریستالیزاسیون فاز آمورف و رشد نانودانه های آستنیتی تا ابعاد بین 20 تا 70 نانومتر شد. همچنین آنیل در دمای oc500 باعث رشد اندازه دانه و بازیابی کارسختی, کاهش دانسیته نابجایی¬ها و پایداری فاز مارتنزیت گردید. نتایج حاصل از آزمایش های سختی سنجی و پانچ برشی نشان دهنده افزایش سختی و استحکام با افزایش درصد نورد سرد و کاهش سختی و استحکام با افزایش دمای آنیل پس از نورد سرد بود. خواص ابرکشسانی نمونه هایی که مورد عملیات ترمومکانیکی قرار گرفته بودند, با استفاده از آزمون خمش 3 نقطه ای در دمای oc100 مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاکی از رفتار مناسب نمونه های آنیل شده در دمای oc400 وحضور کرنش باقی مانده ناشی از لغزش برای نمونه های آنیل شده در دمای oc500 بود. آزمون حافظه داری نشان داد که عملیات ترمومکانیکی باعث افزایش درصد بازیابی شکل از %85 برای نمونه بدون عملیات ترمومکانیکی تا درصد های بالاتر از %94 شده است. همچنین برای آلیاژ %40 و %70 نورد سرد شده و آنیل شده در دمای oc400 درصد بازیابی شکل در حدود %100 بدست آمد.