بررسي رفتار تغييرشكل گرم و خواص حافظه‌داري آلياژ حافظه‌دار دماي بالا Ni50Ti40Hf10

Investigating Hot Deformation Behavior and Shape Memory Properties of Ni50Ti40Hf10 High Temperature Shape Memory Alloy

آلياژهاي حافظه‌دار NiTiHf براي كاربردهاي صنعتي در دماي بالا بدليل دماي استحاله بالا و پايداري حرارتي و قيمت پايين‌تر، بسيار مورد توجه مي‌باشد. البته خواص حافظه‌داري آنها از آلياژهاي دوتايي NiTi كمتر مي‌باشد. راه حل اين مشكل افزايش استحكام آلياژ جهت جلوگيري از وقوع تغييرشكل پلاستيكي ناشي از لغزش مي‌باشد. يكي از راه هاي بهبود خواص حافظه‌داري انجام عمليات ترمومكانيكي مي‌باشد. در اين پژوهش آلياژ Ni50Ti40Hf10 در كوره قوس تحت خلا آلياژسازي و ريخته گري شد. سپس آزمون كشش گرم بر روي نمونه‌ها با نرخ كرنش s-1 0.01 در دماهاي 800، 900، 1000 و 1100 درجه سانتيگراد انجام شد. همچنين نمونه‌ها در دماي 1000 درجه سانتيگراد با كاهش ضخامت‌هاي 10، 15، 20 و 30 درصد نورد گرم شدند. جهت بررسي خواص حافظه‌داري و تعيين ميزان كرنش بازيابي و نسبت بازيابي با استفاده از آزمون خمش كرنش هاي اعمالي 2.6 تا 6به روي نمونه‌ها اعمال شد. نتايج آزمون كشش گرم نشان داد كه دماي 1000 درجه سانتيگراد به دليل مناسب بودن ميزان شكل‌پذيري آلياژ براي انجام نورد گرم قابل قبول مي‌باشد. حداكثر كرنش بازيابي در نمونه ريختگي 5.7 با نسبت بازيابي 88 درصد بود. با اعمال 10 درصد نورد گرم، ميزان كرنش بازيابي و نسبت بازيابي به 5.8 و 92 افزايش يافت و در ادامه با اعمال20 درصد نورد اين مقادير به 5.9 و 94 افزايش يافت. تشكيل دانه‌هاي يكنواخت و هم محور در ريزساختار نمونه-ها حاكي از وقوع تبلور مجدد ديناميكي مي‌باشد كه منجر به افزايش ميزان كرنش بازيابي گرديد.

NiTiHf high temperature shape memory alloys are highly popular for high temperature industrial applications due to their high transformation temperature, thermal stability and lower cost. However, they have weaker shape memory properties than NiTi binary alloys. The solution to this problem is to increase the strength of the alloy in order to prevent plastic deformation caused by slipping. Thermomechanical treatment is a method to improve the recovery strain. In this research, the Ni50Ti40Hf10 shape memory alloy was cast by vacuum arc melting and then the hot tensile test was performed on the samples with a strain rate of 0.01 s-1 at 800, 900, 1000 and 1100 0C, also specimens were hot- rolled at 1000 0C with a reduction of thicknesses by 10, 15, 20 and 30%. To determine the amount of recovery strain and recovery ratio by bending test strains of 2.6 to 6 were applied to the samples. The results of the hot tensile test showed that the temperature of 1000 0C is acceptable for hot rolling due to the suitable ductility of the alloy. The maximum recovery strain in the cast sample was 5.7 with a recovery ratio of 88%. By applying 10% of hot rolling, the recovery strain and recovery ratio increased to 5.8 and 92 respectively, while after 20% of rolling, these values increased to 5.9 and 94. The formation of uniform and coaxial grains in the microstructure of the samples indicated the occurrence of dynamic recrystallization, which led to an increase in the recovery strain.