டாப் மெட்டல் இதழ் “ஆக்டா மெட்டீரியா”: ஷேப் மெமரி அலாய்ஸின் சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சி நடத்தை

ஷேப் மெமரி அலாய்ஸ் (SMA கள்) தெர்மோமெக்கானிக்கல் தூண்டுதலுக்கு ஒரு குணாதிசயமான சிதைவுப் பிரதிபலிப்பைக் கொண்டுள்ளன. தெர்மோமெக்கானிக்கல் தூண்டுதல்கள் உயர் வெப்பநிலை, இடப்பெயர்ச்சி, திட-திட மாற்றம் போன்றவற்றிலிருந்து உருவாகின்றன. மீண்டும் மீண்டும் சுழற்சி கட்ட மாற்றங்கள் இடப்பெயர்வுகளில் படிப்படியாக அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கும், எனவே மாற்றமடையாத பகுதிகள் SMA (செயல்பாட்டு சோர்வு என்று அழைக்கப்படுகின்றன) செயல்பாட்டைக் குறைத்து மைக்ரோகிராக்குகளை உருவாக்கும், இது எண்ணிக்கை போதுமானதாக இருக்கும்போது இறுதியில் உடல் தோல்விக்கு வழிவகுக்கும். வெளிப்படையாக, இந்த உலோகக்கலவைகளின் சோர்வு வாழ்க்கை நடத்தையைப் புரிந்துகொள்வது, விலையுயர்ந்த கூறு ஸ்கிராப்பின் சிக்கலைத் தீர்ப்பது மற்றும் பொருள் வளர்ச்சி மற்றும் தயாரிப்பு வடிவமைப்பு சுழற்சியைக் குறைப்பது ஆகியவை மிகப்பெரிய பொருளாதார அழுத்தத்தை உருவாக்கும்.

தெர்மோ-மெக்கானிக்கல் சோர்வு பெரிய அளவில் ஆராயப்படவில்லை, குறிப்பாக தெர்மோ-மெக்கானிக்கல் சுழற்சிகளின் கீழ் சோர்வு விரிசல் பரவுதல் பற்றிய ஆராய்ச்சியின் பற்றாக்குறை. பயோமெடிசினில் SMA இன் ஆரம்பகால செயலாக்கத்தில், சோர்வு ஆராய்ச்சியின் மையமானது சுழற்சி இயந்திர சுமைகளின் கீழ் "குறைபாடு இல்லாத" மாதிரிகளின் மொத்த வாழ்க்கை ஆகும். சிறிய SMA வடிவவியலுடன் கூடிய பயன்பாடுகளில், சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சியானது வாழ்க்கையில் சிறிதளவு தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது, எனவே அதன் வளர்ச்சியைக் கட்டுப்படுத்துவதற்குப் பதிலாக விரிசல் ஏற்படுவதைத் தடுப்பதில் ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்துகிறது; ஓட்டுதல், அதிர்வு குறைப்பு மற்றும் ஆற்றல் உறிஞ்சுதல் பயன்பாடுகளில், விரைவாக சக்தியைப் பெறுவது அவசியம். SMA கூறுகள் பொதுவாக தோல்விக்கு முன் குறிப்பிடத்தக்க விரிசல் பரவலை பராமரிக்க போதுமானதாக இருக்கும். எனவே, தேவையான நம்பகத்தன்மை மற்றும் பாதுகாப்புத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய, சேத சகிப்புத்தன்மை முறையின் மூலம் சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சி நடத்தையை முழுமையாக புரிந்துகொள்வது மற்றும் அளவிடுவது அவசியம். SMA இல் எலும்பு முறிவு இயக்கவியல் கருத்தை நம்பியிருக்கும் சேத சகிப்புத்தன்மை முறைகளின் பயன்பாடு எளிதானது அல்ல. பாரம்பரிய கட்டமைப்பு உலோகங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், மீளக்கூடிய நிலை மாற்றம் மற்றும் தெர்மோ-மெக்கானிக்கல் இணைப்பின் இருப்பு SMA இன் சோர்வு மற்றும் அதிக சுமை முறிவை திறம்பட விவரிக்க புதிய சவால்களை முன்வைக்கிறது.

யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸில் உள்ள டெக்சாஸ் ஏ&எம் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள், முதன்முறையாக Ni50.3Ti29.7Hf20 சூப்பர்அலாய் இல் தூய இயந்திர மற்றும் இயக்கப்படும் சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சி சோதனைகளை மேற்கொண்டனர், மேலும் ஒரு ஒருங்கிணைந்த அடிப்படையிலான பாரிஸ்-வகை ஆற்றல் சட்ட வெளிப்பாட்டை முன்மொழிந்தனர். ஒற்றை அளவுருவின் கீழ் வளர்ச்சி விகிதம் விரிசல். இதிலிருந்து கிராக் வளர்ச்சி விகிதத்துடனான அனுபவ உறவை வெவ்வேறு ஏற்றுதல் நிலைகள் மற்றும் வடிவியல் உள்ளமைவுகளுக்கு இடையில் பொருத்தலாம், இது SMA களில் சிதைவு விரிசல் வளர்ச்சியின் சாத்தியமான ஒருங்கிணைந்த விளக்கமாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். இது தொடர்பான கட்டுரை ஆக்டா மெட்டீரியாவில் "எந்திரவியல் மற்றும் செயல்பாட்டு சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சியின் வடிவ நினைவக கலவைகளின் ஒருங்கிணைந்த விளக்கம்" என்ற தலைப்பில் வெளியிடப்பட்டது.

காகித இணைப்பு:

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155

Ni50.3Ti29.7Hf20 அலாய் 180℃ இல் ஒரு ஆக்சியல் இழுவிசை சோதனைக்கு உட்படுத்தப்படும் போது, ​​ஏற்றுதல் செயல்பாட்டின் போது குறைந்த அழுத்த மட்டத்தில் ஆஸ்டெனைட் முக்கியமாக மீள்தன்மையில் சிதைக்கப்படுகிறது, மேலும் யங்கின் மாடுலஸ் சுமார் 90GPa ஆகும். மன அழுத்தம் சுமார் 300MPa அடையும் போது நேர்மறை கட்ட மாற்றத்தின் தொடக்கத்தில், austenite அழுத்தத்தால் தூண்டப்பட்ட மார்டென்சைட்டாக மாறுகிறது; இறக்கும் போது, ​​அழுத்தத்தால் தூண்டப்பட்ட மார்டென்சைட் முக்கியமாக மீள் சிதைவுக்கு உட்படுகிறது, யங்கின் மாடுலஸ் சுமார் 60 ஜிபிஏ, பின்னர் மீண்டும் ஆஸ்டெனைட்டாக மாறுகிறது. ஒருங்கிணைப்பு மூலம், கட்டமைப்பு பொருட்களின் சோர்வு கிராக் வளர்ச்சி விகிதம் பாரிஸ்-வகை சக்தி சட்ட வெளிப்பாட்டிற்கு பொருத்தப்பட்டுள்ளது.
Fig.1 Ni50.3Ti29.7Hf20 இன் BSE படம் உயர் வெப்பநிலை வடிவ நினைவக அலாய் மற்றும் ஆக்சைடு துகள்களின் அளவு விநியோகம்
படம் 2 Ni50.3Ti29.7Hf20 இன் TEM படம் 550℃×3h வெப்ப சிகிச்சைக்குப் பிறகு உயர் வெப்பநிலை வடிவ நினைவக அலாய்
படம் 3 180℃ இல் NiTiHf DCT மாதிரியின் இயந்திர சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சியின் J மற்றும் da/dN இடையேயான உறவு

இந்தக் கட்டுரையில் உள்ள சோதனைகளில், இந்த சூத்திரம் அனைத்து சோதனைகளிலிருந்தும் சோர்வு கிராக் வளர்ச்சி விகிதத் தரவைப் பொருத்தும் மற்றும் அதே அளவுருக்களைப் பயன்படுத்தலாம் என்பது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. மின் சட்ட அடுக்கு m என்பது சுமார் 2.2 ஆகும். களைப்பு முறிவு பகுப்பாய்வு இயந்திர விரிசல் பரவுதல் மற்றும் ஓட்டுநர் விரிசல் பரவுதல் ஆகிய இரண்டும் அரை-பிளவு முறிவுகள் என்று காட்டுகிறது, மேலும் மேற்பரப்பில் ஹாஃப்னியம் ஆக்சைடு அடிக்கடி இருப்பது விரிசல் பரவல் எதிர்ப்பை மோசமாக்குகிறது. பெறப்பட்ட முடிவுகள், ஒரு அனுபவ சக்தி சட்ட வெளிப்பாடு பரந்த அளவிலான ஏற்றுதல் நிலைகள் மற்றும் வடிவியல் உள்ளமைவுகளில் தேவையான ஒற்றுமையை அடைய முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறது, இதன் மூலம் வடிவ நினைவக கலவைகளின் தெர்மோ-மெக்கானிக்கல் சோர்வு பற்றிய ஒரு ஒருங்கிணைந்த விளக்கத்தை வழங்குகிறது, இதன் மூலம் உந்து சக்தியை மதிப்பிடுகிறது.
படம் 4 180℃ இயந்திர சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சி பரிசோதனைக்குப் பிறகு NiTiHf DCT மாதிரியின் எலும்பு முறிவின் SEM படம்
படம் 5 NiTiHf DCT மாதிரியின் எலும்பு முறிவு SEM படம் 250 N இன் நிலையான சார்பு சுமையின் கீழ் சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சி பரிசோதனையை ஓட்டிய பிறகு

சுருக்கமாக, இந்தத் தாள் முதன்முறையாக நிக்கல் நிறைந்த NiTiHf உயர் வெப்பநிலை வடிவ நினைவக கலவைகளில் தூய இயந்திர மற்றும் ஓட்டுநர் சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சி சோதனைகளை நடத்துகிறது. சுழற்சி ஒருங்கிணைப்பின் அடிப்படையில், பாரிஸ்-வகை பவர்-லா கிராக் வளர்ச்சி வெளிப்பாடு ஒரு அளவுருவின் கீழ் ஒவ்வொரு பரிசோதனையின் சோர்வு விரிசல் வளர்ச்சி விகிதத்தை பொருத்துவதற்கு முன்மொழியப்பட்டது.