TiNi akıllı alaşımlarında faz dönüşüm özellikleri

Öz

Özet

Bu çalışmada Ti_50,1Ni_49,9 (at %)  şekil hafızalı alaşımının değişik ısıtma/soğutma hızlarında katı faz dönüşümü özellikleri Dynamic Scanning Calorimetry tekniği yardımıyla incelenmiş ve ısıtma/soğutma hızının faz dönüşüm sıcaklıkları, histerezis gibi özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Farklı ısıtma/soğutma hızlarında yapılan ısıl çevrimler yardımı ile aktivasyon enerjileri Kissinger ve Ozawa metodlarına göre hesaplanmıştır.  Ayrıca, ısıl çevrimler 5 defa tekrarlanmış ve çevrim sayısının da bu özelliklere etkisi çalışılmıştır. Faz dönüşüm sıcaklıklarının ve ısıl histerezis değerlerinin çevrim sayısının artması ile düştüğü, bununla beraber histerezis değerlerinin ısıtma/soğutma hızı ile arttığı belirlenmiştir.

Anahtar kelimeler: Faz Dönüşümü, Şekil Hafızalı Alaşımlar, TiNi, Aktivasyon Enerjisi, Histerezis

 

Abstract

In this study, phase transformation characteristics of a Ti_50,1Ni_49,9 (at %)  alloy were investigated through Dynamic Scanning Calorimetry technique with various heating/cooling rates and the effects of the heating/cooling rates on properties such as phase transformation temperatures and hysteresis were studied. Activation energies of the transformations completed with different heating/cooling rates were calculated using Kissinger and Ozawa methods. On the other hand, the thermal cycles were repeated 5 times to track the possible effects of cycling on the properties. It was found that transformation temperatues were decreased with cycling while thermal hysteresis increased with the heating/cooling rate.

Keywords: Phase Transformation, Shape Memory Alloys, TiNi, Activation Energy, Hysteresis

Anahtar Kelimeler

• Faz Dönüşümü,Şekil Hafızalı Alaşımlar; TiNi; Aktivasyon Enerjisi; Histerezis

References

1. Wayman CM,.Otsuka K, "Shape Memory Materials", Cambridge University Press, Cambridge,UK, 1998.
2. Elahinia M, "Shape Memory Alloy Actuators: Design, Fabrication and Experimental Evaluation", Wiley 2016
3. Acar E, " Dynamic mechanical response of a Ni45.7Ti29.3Hf20Pd5 alloy"
4. Materials Science and Engineering: A, 633 169-175 2015
5. Gall K, Sehitoglu H, Anderson R, Karaman I, Chumlyakov YI, Kireeva IV. "On the mechanical behavior of single crystal NiTi shape memory alloys and related polycrystalline phenomenon". Materials Science and Engineering: A, 317 85-92 2001
6. Karaca HE. Acar E, Noebe RD,Chumlyakov YI," Orientation dependence of the shape memory properties in aged Ni45.3Ti29.7Hf20Pd5 single crystals" Intermetallics, 54 60-68 2014
7. Karaca HE, Acar E, Ded GS, Basaran B, Tobe H, Noebe RD, Bigelow G, Chumlyakov YI, " Shape memory behavior of high strength NiTiHfPd polycrystalline alloys" Acta Materialia, 61 5036-5049 2013.
8. Karaca HE, Acar E, Basaran B, Noebe RD, Bigelow G, Garg A, Yang F, Mills MJ, Chumlyakov YI," Effects of aging on [1 1 1] oriented NiTiHfPd single crystals under compression" Scripta Materialia, 67 728-731 2012

9. Gall K, Sehitoglu H, Chumlyakov YI, Kireeva IV " Tension–compression asymmetry of the stress–strain response in aged single crystal and polycrystalline NiTi
10. " Acta Materilia 47 4 1203-1217 1999
11. Kok M, Yakinci ZD, Aydogdu A, Aydogdu Y " Thermal and magnetic properties of Ni51Mn28.5Ga19.5B magnetic-shape-memory alloy" J Therm Anal Calorim 115,555–559 2014
12. Kok M, " Ni-Mn-Ga ferromanyetik şekil hatırlamalı alaşımının fiziksel özellikleri üzerine alaşım oranı ve ısıl işlem etkisinin incelenmesi" Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi 2011
13. Cavdar E, Gokdem N, Akgun I, Cavdar S " Ni-% 45,2 Ti Alasımının Farklı Tavlama Sıcaklıklarında Termal Özelliklerinin _İncelenmesi" Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Dergisi, 20 (2), 265-270, 2008
14. Miyazaki S, Igo Y, Otsuka K "Effect of thermal cycling on the transformation temperatures of TiNi alloys", Acta Metallurgica, 34, 2045 1986
15. Besseghini S, Villa E, Tuissi A "NiTiHf shape memory alloy: Effect of aging and thermal cycling", Materials Science and Engineering A, 273-275, 390 1999
16. Berzins DW, Roberts HW. "Phase transformation changes in thermocycled nickel–titanium orthodontic wires". Dental Materials 26 666 2010
17. Sehitoglu H, Hamilton R, Maier HJ, Chumlyakov Y. "Hysteresis in NiTi alloys". J. Phys. IV France 115 3 2004
18. Déborde F,Pelosin V,Rivière A," Phase transformation in NiTi studied by isothermal mechanical spectrometry" Scr.Metall.Mater.33 1993–1998 1995
19. Seguı́ C, Cesari E, Pons J, Chernenko V," Internal friction behaviour of Ni–Mn–Ga" Materials Science and Engineering: A, 370 481-484 2004
20. San Juan J, Nó ML," Damping behavior during martensitic transformation in shape memory alloys" Journal of Alloys and Compounds, 355 65-71 2003
21. Wollants P, Roos JR, Dealey L "Thermally and stress induced thermoelastic martensitic transformations in the reference frame of equilibrium thermodynamics" Progress in Materials Science, 37, 227 1993
22. Smith JF, Jiang Q, Lck R, Predel B "Cp and fractial phase transformation in the shape memory alloy NiTi52" Materials Science and Engineering A 149,111 1991