بررسی فرآیند آموزش شبه الاستیک و اثر حافظه‌داری دوسویه در آلیاژ حافظه‌دار نیکل-تیتانیوم

با ظهور آلیاژهای حافظه‌دار و به دلیل دارا بودن ویژگی‌های بسیار ارزنده مکانیکی و بیولوژیکی، این آلیاژها به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفتند. در بین تمام آلیاژهای حافظه‌دار، آلیاژ نیکلتیتانیوم به دلیل خواص حرارتی و مکانیکی بسیار خوب و همچنین سازگاری بسیار مناسب با بدن انسان بیشترین کاربرد را در صنایع مختلف و به ویژه در بیومکانیک داشته و تحقیقات زیادی بر روی خواص ترمومکانیکی آن صورت گرفته است. در اکثر کاربردها، آلیاژ نیکلتیتانیوم تحت بارگذاری ترمومکانیکی چرخه‌ای قرار می‌گیرد. مهمترین محدودیت‌های استفاده از این آلیاژ، افت خواص ماده و ناپایداری آن حین بارگذاری‌های چرخه‌ای (فرآیند آموزش) می‌باشند. در پژوهش حاضر، با استفاده از روش اندازه‌گیری همزمان مقاومت الکتریکی، فرآیند آموزش شبه الاستیک آلیاژ نیکلتیتانیوم و همچنین اثر حافظه‌داری دوسویه به وجود آمده پس از این فرآیند مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا نحوه تغییرات کرنش باقیمانده و مقاومت الکتریکی ویژه حین فرآیند آموزش نشان داده شده و در ادامه با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی ویژه پس از فرآیند آموزش (حین بارگذاری‌های حرارتی خاص بدون اعمال تنش) و همچنین کرنش حافظه‌داری دوسویه به دست آمده، تاثیر مارتنزیت باقیمانده و نابجایی‌ها (کرنش پلاستیک) بر روی کرنش باقیمانده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که حدود 33 درصد کرنش باقیمانده به وجود آمده حین فرآیند آموزش ناشی از مارتنزیت باقیمانده و حدود 67 درصد آن به خاطر نابجایی‌ها (کرنش پلاستیک) می‌باشد.

Investigation on pseudoelastic training method and the generated two-way shape memory effect in NiTi shape memory alloy

With the advent of shape memory alloys (SMAs), several commercial and industrial applications were proposed due to their superior mechanical and biological properties. Among these materials, NickelTitanium (NiTi) alloys are widely applied and wellresearched since they are characterized not only by good thermal and mechanical properties but also by excellent biocompatibility compared to other SMAs. In most of the applications, the structural components and devices made of NiTi SMAs work under cyclic thermomechanical loading and one of the major limitations facing the industrial use of this alloy is the degradation of the material when subjected to cyclic loadings (i.e., training). In this study, pseudoelastic training procedure in NiTi shape memory alloy and the resultant twoway shape memory effect are studied using insitu electric resistivity measurement. At first, variations in the residual strain and in the electric resistivity during pseudoelastic training method are revealed. Then, by measuring the electric resistivity after training procedure (upon specified thermal cycling at stressfree condition) as well as the induced twoway shape memory strain, the effects of residual martensite and dislocation (plastic deformation) on the residual strain are investigated. The obtained results show that about 33% of the residual strain accumulated in 100 pseudoelastic cycles can be ascribed to the residual martensite and about 67% of the residual stain is attributed to the dislocations (plasticity).