INVESTIGATION OF THE WELDABILITY OF NITINOL, THE SHAPE MEMORY AND SUPERELASTIC NI-TI BASED ALLOY

Year 2024, , 104 - 117, 30.08.2024

Necdet Düzgören , Volkan Onar , Fatih Özen

https://doi.org/10.52795/mateca.1517314

Abstract

Shape memory and superelastic alloy materials are materials that have the ability to return to their original dimensions when subjected to appropriate thermal and mechanical treatments. This provides great advantages for different industries. There are different shape memory alloy groups developed in today's technology. The most preferred among these alloys in the industry is the Ni-Ti based alloy "NITINOL". The aim of this study is to investigate the weldability of NITINOL alloy, one of the shape memory and superelastic alloy types, which is a Ni-Ti based alloy, in itself and with other material groups by using different welding methods. In the examination of the studies carried out within the scope of this purpose, it has been determined that Ni-Ti based shape memory and superelastic alloy materials can be welded in themselves and with other materials by using different welding methods, with some of the melt and solid-state welding methods, and the alloy preserves these unique superior properties.

Keywords

shape memory alloys, nitinol, weldability

ŞEKİL HAFIZALI VE SÜPERELASTİK Nİ-Tİ ESASLI ALAŞIM NİTİNOL’ÜN KAYNAKLANABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Şekil hafızalı ve süperelastik alaşım malzemeler uygun ısıl ve mekanik işlemlere maruz bırakılması durumlarında ilk boyutlarına geri dönebilme yeteneğine sahip malzemelerdir. Bu durum farklı endüstri dalları için büyük avantaj sağlamaktadır. Günümüz teknolojisinde geliştirilen değişik şekil bellekli alaşım grupları bulunmaktadır. Bu alaşımlardan endüstride en çok tercih edileni Ni-Ti esaslı alaşım olan “NİTİNOL” alaşımıdır. Bu çalışmanın amacı şekil hafızalı ve süperelastik alaşım türlerinden biri olan Ni-Ti esaslı alaşım olan NİTİNOL alaşımının kendi içerisinde ve diğer malzeme grupları ile farklı kaynak yöntemleri kullanılarak kaynaklanabilirliğinin araştırılmasıdır. Bu amaç kapsamında yapılan çalışmaların incelenmesinde Ni-Ti esaslı şekil hafızalı ve süperelastik alaşım malzemelerinin kendi içinde ve diğer malzemelerle farklı kaynak yöntemleri kullanılarak ergitmeli ve katı hal kaynak yöntemlerinden bazıları ile kaynak işleminin uygulanabildiği ve alaşımın kendine özgü olan bu üstün özelliklerini koruduğu tespit edilmiştir.

Keywords

şekil bellekli alaşımlar, nitinol, kaynaklanabilirlik

References

• A. Akdoğan, K. Nurseven, Şekil hafızalı alaşımlar, Mühendis ve Makine, 44(521): 35-44, 2003.
• Ö. Çakmak, M. Kaya, Akıllı malzeme şekil hafızalı alaşımların termodinamiği, Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6(2): 541-555, 2017.
• S. Dilibal, N. Sönmez, H. Dilibal, NiTi şekil bellekli alaşımlar (ŞBA) ve teknolojik kullanım alanları, Politeknik Dergisi, 20(3): 623-627, 2017.
• Z.D. Yakıncı, Şekil hafızalı alaşımların sağlık alanındaki uygulamaları, İnönü Üniversitesi Sağlık Hizmetleri Meslek Yüksekokulu Dergisi, 3(2): 1-6, 2015.
• H.O. Erdoğan, NiTi şekil bellekli alaşımların süperelastik özelliklerinin termo-mekanik işlemlerle süperelastik özelliklerinin geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye, 2015.
• N. Besekar, B. Bhattacharyya, Experimental investigation and characterization of NiTinol shape memory alloy during wire electrochemical machining, Journal of Manufacturing Processes, 81: 346-361, 2022.
• S.V. Angadi, S.H. Nayak, G.S. Ranjith Kumar, A. Buradi, S.P.S. Yadav, Recent advancements in the manufacture of nitinol including its characterization and properties, Materials Today: Proceedings, 62: 9-17, 2022.
• K. Nurveren, NiTi alaşımında şekil hafıza etkisinin iyileştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye, 2008.
• I.D. Immanuel, M. Gangariu, D. Arulkirubakaran, R. Ralkia Razalin Prince, T. Debnath, D. Palanisamy, Fabrication, mechanical testing, machining of shape memory alloy-A review, Materials Today: Proceedings, 68(5): 1718-1723, 2022.
• N. Kahraman, B. Gülenç, Modern Kaynak Teknolojisi, 1. baskı, Epamat Basım Yayın Promosyon San. Ltd. Şti., Ankara, 2016.
• B. Kurt, N. Orhan, Şekil hafızalı alaşımların kaynak edilebilirliği, Doğu Anadolu bölgesi araştırmaları 4, 2(1): 1-5, 2003.
• A. Shamsolhodaei, A. GhateiKalashami, A. Safdel, A. R. H. Midawi, M. A. Elbestawi, Resistance spot welding of NiTi shape memory alloy sheets: Microstructural evolution and mechanical properties, Journal of Manufacturing Processes, 81: 467-475, 2022.
• L. Alberty Vieira, F.M. Braz Fernandes, R.M. Miranda, R.J.C. Silva, L. Quintino, A. Cuesta, J.L. Ocana, Mechanical behaviour of Nd:YAG laser welded superelastic NiTi, Materials Science and Engineering A, 528: 5560-5565, 2011.
• C.V. Chan, H.C. Man, Laser welding of thin foil nickel–titanium shape memory alloy, Optics and Lasers in Engineering, 49: 121-126, 2011.
• S.S. Mani Prabu, H.C. Madhu, C.S. Perugu, K. Akash, R. Mithun, P.A. Kumar, S.V. Kailas, M. Anbarasu, I.A. Palani, Shape memory effect, temperature distribution and mechanical properties of friction stir welded nitinol, Journal of Alloys and Compounds, 776: 334-345, 2019.
• S. Lü, Z. Yang, H. Dong, Welding of shape memory alloy to stainless steel for medical occluder, Transactions of nonferrous metals society of china, 23: 156-160, 2013.
• T. Deepan Bharathi Kannan, A.R. Shegokar, P. Sathiya, T. Ramesh, Parameter design And analysis ın laser welding of Nitinol shape memory alloy, Materials Today: Proceedings, 4: 8883-8891, 2017.
• M. Mehrpouya, A. Gisario, H. Huang, A. Rahimzadeh, Numerical study for prediction of optimum operational parameters in laser welding of NiTi alloy, Optics and Laser Technology, 118: 159-169, 2019.
• M.E. Sadati, Y. Javadi, Investigation of mechanical propertiesin welding of shape memory alloys, Procedia Engineering, 149: 438-447, 2016.
• T. Deepan Bharathi Kannan, T. Pavani Priya,, P. Sathiya, T. Ramesh, Metallurgical Aspects and Optimisation of Yb: YAG Laser Welded NiTinol Shape Memory Alloy, Materials Today: Proceedings, 4: 1268-1276, 2017.
• T. Deepan Bharathi Kannan, P. Sathiya, T. Ramesh, Experimental investigation and characterization of laser welded NiTinol shape memory alloys, Journal of Manufacturing Processes, 25: 253-261, 2017.
• S. Datta, M.S. Raza, A.K. Das, P. Saha, D.K. Pratihar, Experimental investigations and parametric optimization of laser beam welding of NiTinol sheets by metaheuristic techniques and desirability function analysis, Optics and Laser Technology, 124: 105982, 2020.
• M.I. Khan, Y. Zhou, Effects of local phase conversion on the tensile loading of pulsed Nd:YAG laser processed Nitinol, Materials Science and Engineering A, 527: 6235-6238, 2010.
• A.S. Zoeram, S.A.A. Akbari Mousavi, Laser welding of Ti–6Al–4V to Nitinol, Materials and Design, 61: 185-190, 2014.