ارزیابی تأثیر عملیات ترمومکانیکی بر ریز ساختار و خواص حافظه داری آلیاژ ti-50 at.%ni

حافظه داری به توانایی برخی از مواد برای بازیابی تغییر شکل ایجاد شده در دمای پایین پس از گرم کردن آنها به دماهای بالاتر گفته می شود. در میان آلیاژ های حافظه دار، آلیاژهای نیکل-تیتانیم به دلیل میزان برگشت پذیری مناسب و امکان انتقال دمای تغییر حالت به محدوده دمای بدن توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. در تحقیق حاضر تأثیر عملیات ترمومکانیکی شامل نورد گرم، نورد سرد و آنیل بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ ti-50 at.% ni مورد بررسی قرارگرفت. آلیاژ نیکل-تیتانیوم با درصد اتمی یکسان، توسط روش ذوب قوسی تحت خلاء در قالب مسی آبگرد تولید شد. آلیاژ بدست آمده در دمای ?c 1000 همگن سازی شد و سپس به منظور برآورد ترکیب واقعی، آلیاژ تحت عملیات آنالیز حرارتی قرارگرفت. نمونه همگن شده در دمای ?c 1000 به میزان 50% نورد گرم و پس از آن در دمایc? 900 به مدت 1 ساعت آنیل شد. نمونه های آنیل شده، تحت عملیات ترمومکانیکی شامل نورد سرد در دمای محیط به میزان 10-40% و متعاقب آن آنیل در دماهای 500،400 و?c 600 به مدت 1 ساعت قرار گرفت. بررسی تحولات فازی و ریزساختار آلیاژ توسط آزمون پراش اشعه x و میکروسکپ نوری و الکترونی صورت گرفت. از نمونه همگن شده و نمونه هایی که مورد عملیات ترمومکانیکی قرارگرفته بودند، آزمون کشش و سختی صورت گرفت و حافظه داری آلیاژ توسط آزمون خمش سه نقطه ای بررسی شد. نتایج نشان داد که با انجام نورد گرم و آنیل اندازه دانه ها حدود 50% کاهش یافت. همچنین با افزایش درصد نورد سرد میزان مارتنزیت افزایش و با افزایش دمای آنیل پس از آن کاهش یافت. ساختار نمونه های آنیل شده در دمای ?c 600 همچنان دارای مارتنزیت بود. این درصد مارتنزیت باقیمانده با افزایش درصد نورد تا 30% بیشتر شد، ولی برای نمونه 40% نورد شده کاهش درصد مارتنزیت مشاهده شد. تحولات ریز ساختار نمونه های آنیل شده پس از نورد سرد به میزان 10-40% نشان دهنده تبلور مجدد تحت تاثیر رسوب در دمای ?c 500 و تبلور مجدد در زمینه برای نمونه های بیشتر از 20% نورد شده در دمای ?c 600 بود. گسترش دانه های تبلور مجدد یافته در زمینه در دمای ?c 600، باعث کاهش درصد مارتنزیت باقیمانده و میزان سختی برای نمونه 40% نورد سرد شد. نتایج آزمون کشش نشان داد که در نمونه همگن شده، بر خلاف نمونه های حاصل از عملیات ترمومکانیکی، لغزش به راحتی اتفاق افتاد و نمودار فاقد ناحیه مربوط به استحاله آستنیت به مارتنزیت در اثر تنش بود. همچنین با افزایش دمای آنیل پس از نورد سرد، استحکام آلیاژ کاهش و انعطاف پذیری آن افزایش یافت. مطابق نتایج آزمون خمش سه نقطه ای، با افزایش دمای آنیل میزان بازیابی شکل نمونه به دلیل کاهش تنش لغزش کاهش یافت. این کاهش بازیابی برای نمونه 20% نورد سرد شده به علت آغاز تبلور مجدد در زمینه در دمای ?c 600 شدیدتر بود. نمونه آنیل شده در دمای ?c 400 پس از 20% نورد سرد، بازیابی کامل از خود نشان داد. مجموع نتایج آزمون کشش و خمش سه نقطه ای نشان داد که آلیاژ ti-50 at.% ni در حالت همگن شده خواص حافظه داری از خود نشان نداد ولی انجام عملیات ترمومکانیکی باعث ایجاد خاصیت حافظه داری در آلیاژ شد. فرآیندهای نورد سرد و آنیل نیز باعث افزایش استحکام و تقویت خواص حافظه داری آلیاژ گردید.