Study of the effect of cooling/heating rate on the thermal properties of ni-ti alloy (SMA) after annealing at different parameters
Krzysztof Kuś
University of Warmia nad Mazury in OlsztynAbstrakt
Badania dotyczyły oceny wpływu różnych szybkości chłodzenia i nagrzewania realizowanych techniką różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) na zmiany parametrów przemian fazowych w stopie Ni-Ti z pamięcią kształtu (SMA) po jego uprzednim wyżarzaniu w różnych temperaturach. Do badań wykorzystano materiał w postaci siłownika sprężynowego SMA, z którego były pobierane próbki do badań DSC. Wstępne badania obejmowały identyfikację składu chemicznego materiału. Temperatury przemian fazowych były wyznaczane z profili DSC jako punkty przecięć stycznych do boków otrzymywanych pików przemian i linii tła. Stanowi to powszechnie przyjęty sposób. W następstwie prowadzonego wyżarzania w różnych temperaturach uzyskano zmiany kształtów profili kalorymetrycznych rejestrowanych w trakcie nagrzewania i chłodzenia materiału. Stwierdzono, że wyżarzanie sprzyja zmianom w mikrostrukturze SMA. Wykazano, że istnieje wpływ szybkości chłodzenia/ogrzewania metodą DSC na oceniane właściwości cieplne badanego materiału, w tym temperatury charakterystyczne przemian. Wpływ ten może nie jest aż tak wyraźny, jeśli weźmie się pod uwagę stan materiału po wyżarzaniu w różnych temperaturach. W odniesieniu do poszczególnych wyżarzań, niektóre z temperatur krytycznych przemian były wrażliwe na zmiany szybkości chłodzenia/ogrzewania, podczas gdy w innych wpływ ten nie był raczej obserwowany.
Słowa kluczowe:
Ni-Ti SMA, Annealing, DSC cooling/heating rate, Transformation parametersBibliografia
AKGUL O., TUGRUL H. O., KOCKAR B. 2020. Effect of the cooling rate on the thermal and thermomechanical behavior of NiTiHf high-temperature shape memory alloy. Journal of Material Research, 35: 1572-1581.
Crossref
Google Scholar
BRAZ FERNANDES F. M., MAHESH K. K., PAULA A. S. 2013. Thermomechanical Treatments for Ni-Ti Alloys. In: Shape Memory Alloys - Processing, Characterization and Applications. Ed. Fernandes F. M. B. InTech., 3-26.
Crossref
Google Scholar
DLOUHY A., KHALIL-ALLAFI J., EGGELER G. 2003. Multiple-step martensitic transformations in Ni-rich NiTi alloys - An in-situ transmission electron microscopy investigation. Philosophical Magazine, 83(3): 339-363.
Crossref
Google Scholar
HABERLAND CH. H., KADKHODAEI M., ELAHINIA M. H. 2016. Introduction. In: Shape Memory Alloy Actuators: Design, Fabrication, and Experimental Evaluation. First Edition. Mohammad H. Elahinia. John Wiley & Sons, Ltd., 1-43.
Crossref
Google Scholar
IVANOV A. M., BELYAEV S. P., RESNINA N. N., ANDREEV V. A. 2019. Influence of the cooling/heating rate on the martensitic transformation and functional properties of the quenched Ni51Ti49 shape memory alloy. Letters on Materials, 9(4): 485-489.
Crossref
Google Scholar
KAYA I., ÖZDEMIR Y., KAYA E., KESKIN M. E. 2019. The heating-cooling rate effect on thermal properties of high nickel-rich NiTi shape memory alloy. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 139: 817-822.
Crossref
Google Scholar
Memry Corporation. Inspections/Testing; https://www.memry.com/inspections-testing (access 24.06.2024) Google Scholar
NURVEREN K., AKDOĞAN A., HUANG W. M. 2008. Evolution of transformation characteristics with heating/cooling rate in NiTi shape memory alloys. Journal of Materials Processing Technology, 196: 129-134.
Crossref
Google Scholar
OSHIDA Y., TOMINAGA T. 2020. Nickel-Titanium Materials. Biomedical Applications. Berlin. Boston. De Gruyter.
Crossref
Google Scholar
SHAW J. A., CHURCHILL C. B., IADICOLA M. A. 2008. Tips and tricks for characterizing shape memory alloy wire: Part 1 - differential scanning calorimetry and basic phenomena. Experimental Techniques, 32: 55-62.
Crossref
Google Scholar
Standard Test Method for Transformation Temperature of Nickel - Titanium Alloys by Thermal Analysis, ASTM F2004-00, ASTM, 100 BarrHarbor Drive, West Conshohocken, PA, 19428. Google Scholar
TANG W., SANSTRÖM R., WEI Z. G., MIYAZAKI S. (2000). Experimental Investigation and Thermodynamic Calculation of the Ti-Ni-Cu Shape Memory Alloys. Metallurgical and Materials Transactions A, 31A: 2423-2430.
Crossref
Google Scholar
TURABI A. S., SAEDI S., SAGHAIAN S. M., KARACA H. E., ELAHINIA M. H. 2016. Experimental Characterization of Shape Memory Alloys. In: Shape Memory Alloy Actuators: Design, Fabrication, and Experimental Evaluation. First Edition. Mohammad H. Elahinia. John Wiley & Sons, Ltd., 239-277.
Crossref
Google Scholar
WANG J. 2013. Multiple Memory Material Processing for Augmentation of Local Pseudoelasticity and Corrosion Resistance of NiTi-based Shape Memory Alloys. Master thesis, 1-85. Google Scholar
WANG Z. G., ZU X. T. HUO Y. 2005. Effect of heating/cooling rate on the transformation temperatures in TiNiCu shape memory alloys. Thermochimica Acta, 436: 153–155.
Crossref
Google Scholar
WU S. K., CHANG Y. C. 2019. Thermal Cycling Effect on Transformation Temperatures of Different Transformation Sequences in TiNi-Based Shape Memory Alloys. Materials (Basel), 12(16): 2512.
Crossref
Google Scholar
University of Warmia nad Mazury in Olsztyn
