بررسی رفتار الکتروترمومکانیکی سیم هایی از جنس آلیاژ حافظه دار

آلیاژهای حافظه دار دسته ای خاص از مواد می باشند که رفتارهای منحصر به فردی از خود نشان می دهند که در سایر مواد رایج در صنایع دیده نمی شود. یکی از این خواص منحصر به فرد خاصیت حافظه داری است. خاصیت حافظه داری این مواد مربوط به قابلیت بازیابی کرنش های ماندگار حاصل از بارگذاری به وسیله حرارت دادن می باشد. خاصیت منحصر به فرد دیگر این آلیاژها به قابلیت بازیابی کرنش حاصل از بارگذاری با حذف بار مرتبط می باشد. به این خاصیت آلیاژهای حافظه دار خاصیت شبه الاستیک می-گویند. آلیاژهای حافظه دار به طور روز افزونی در کاربردهای مهیج در صنایع مختلف نظیر رباتیک، هوا فضا و پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از این تحقیق بررسی رفتار الکتروترمومکانیکی سیم هایی از جنس آلیاژهای حافظه دار،که در دمای محیط از خود خاصیت حافظه داری نشان می دهند، می باشد. برای مدل سازی رفتار الکتروترمومکانیکی این آلیاژها از مدل یک بعدی الکتروترمومکانیکال محققیان در شبیه سازی ها استفاده گردیده است. این مدل بر اساس مدل یک بعدی ترمومکانیکال کدخدایی و در چارچوب مکانیک محیط های پیوسته، با اضافه نمودن ترم ناشی از حرارت دهی الکتریکی، استخراج گردیده است. حرارت دهی الکتریکی، که تا کنون در سایر مدل های ساختاری لحاظ نگردیده، از این جهت مورد اهمیت است که در کاربردهای این آلیاژها به عنوان عملگر، تنها راه منطقی و سریع برای حرارت دهی، عبور جریان الکتریکی می باشد. شبیه سازی ها شامل بازیابی کرنش در تنش ثابت و همچنین بازیابی کرنش در تنش متغییر در حین گرمادهی الکتریکی می باشد. تنش ثابت با آویختن یک بار مرده و تنش متغییر با استفاده از یک یا چند فنر بایاس به سیم های حافظه دار اعمال می گردد. در بخش آزمایشگاهی به دلیل عدم وجود یک سامانه آزمایشگاهی مناسب و مدون، تجهیزات مورد نیاز برای انجام تست های الکتروترمومکانیکی با تنش ثابت و متغییر طراحی و ساخته شد. به دلیل ظهور فاز واسطه در حین سرد کردن در نتایج تست های dsc که بر روی نمونه های موجود انجام پذیرفت، تصمیم بر آن شد که ابتدا رفتار الکتروترمومکانیکی این آلیاژها در حضور فاز واسطه مورد بررسی قرار گیرد. تست ها در این حالت در دو حالت تنش ثابت وتنش متغییر منجر به ارائه ی دیاگرام فازی فاز رامبوهدرال گردید. فاز واسطه یا رامبوهدرال نقش مهمی در طراحی عملگرهای حافظه دار دارد و در نظر نگرفتن خواص این فاز گاهاً منجر به خطاهای عمده ای می گردد. پس از آن نمونه ها برای حذف فاز واسطه در نیتروژن مایع فرو برده شدند تا کل فاز واسطه به مارتنزیت تبدیل گردد. در یکی از تنش ها پاسخ زمانی ماده در هر دو مرحله گرمایش و سرد شدن در سه حالت مارتنزیت خالص، ترکیب فازهای مارتنزیت و رامبوهدرال و رامبوهدرال خالص مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین تست کششی در هر دو حالت مارتنزیت خالص و ترکیب فازهای مارتنزیت و رامبوهدرال بر روی نمونه ها انجام پذیرفت. تست های الکترترمومکانیکال در حالت مارتنزیت خالص نیز شامل دو مرحله تست، در تنش ثابت و تنش متغیر، می باشد. در هر مرحله تست ها با پیش تنش های متفاوت صورت پذیرفته اند. به دلیل ظهور فاز واسطه در حین سرد شدن تنها مرحله رفت(گرمایش) با نتایج حاصل از مدل سازی عددی مورد مقایسه قرار گرفتند، چراکه مدل موجود تنها شامل تبدیل فاز مارتنزیت به آستنیت و آستنیت به مارتنزیت می باشد. در انتها توانایی مدل برای پیش بینی رفتار الکتروترمومکانیکی آلیاژهای حافظه دار در غیاب فاز واسطه مورد بحث و بررسی قرار گرفت.