හැඩ මතක මිශ්‍ර ලෝහ (SMAs) තාප යාන්ත්‍රික උත්තේජක සඳහා ලාක්ෂණික විකෘති ප්‍රතිචාරයක් ඇත. තාප යාන්ත්‍රික උත්තේජක හටගන්නේ ඉහළ උෂ්ණත්වය, විස්ථාපනය, ඝන-ඝන-ඝන පරිවර්තනය යනාදියෙනි. (ඉහළ-උෂ්ණත්ව අධි-අනුකූල අවධිය ඔස්ටිනයිට් ලෙසද, අඩු-උෂ්ණත්වය අඩු-අනුකූල අවධිය මාටෙන්සයිට් ලෙසද හැඳින්වේ). පුනරාවර්තන චක්‍රීය අවධි සංක්‍රාන්තිය විස්ථාපනය ක්‍රමයෙන් වැඩි වීමට හේතු වේ, එබැවින් පරිවර්තනය නොකළ ප්‍රදේශ SMA (ක්‍රියාකාරී තෙහෙට්ටුව ලෙස හැඳින්වේ) හි ක්‍රියාකාරිත්වය අඩු කර මයික්‍රොක්‍රැක් නිපදවනු ඇත, එය සංඛ්‍යාව ප්‍රමාණවත් වූ විට අවසානයේ භෞතික අසාර්ථකත්වයට තුඩු දෙනු ඇත. නිසැකවම, මෙම මිශ්‍ර ලෝහවල තෙහෙට්ටුවේ ජීවන හැසිරීම අවබෝධ කර ගැනීම, මිල අධික සංරචක සීරීම් පිළිබඳ ගැටළුව විසඳීම සහ ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය සහ නිෂ්පාදන සැලසුම් චක්‍රය අඩු කිරීම විශාල ආර්ථික පීඩනයක් ජනනය කරනු ඇත.
තාප යාන්ත්‍රික තෙහෙට්ටුව විශාල වශයෙන් ගවේෂණය කර නොමැත, විශේෂයෙන් තාප යාන්ත්‍රික චක්‍ර යටතේ තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් ප්‍රචාරණය පිළිබඳ පර්යේෂණ නොමැතිකම. ජෛව වෛද්‍ය විද්‍යාවේ SMA මුල් ක්‍රියාවට නැංවීමේදී, තෙහෙට්ටුව පිළිබඳ පර්යේෂණවල අවධානය යොමු වූයේ චක්‍රීය යාන්ත්‍රික බර යටතේ “දෝෂ රහිත” සාම්පලවල සම්පූර්ණ ආයු කාලයයි. කුඩා SMA ජ්‍යාමිතිය සහිත යෙදුම් වලදී, තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධනය ජීවිතයට සුළු බලපෑමක් ඇති කරයි, එබැවින් පර්යේෂණය එහි වර්ධනය පාලනය කිරීමට වඩා ඉරිතැලීම් ආරම්භය වැළැක්වීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි; රිය පැදවීම, කම්පන අඩු කිරීම සහ බලශක්ති අවශෝෂණ යෙදුම් වලදී, ඉක්මනින් බලය ලබා ගැනීම අවශ්ය වේ. අසාර්ථක වීමට පෙර සැලකිය යුතු ඉරිතැලීම් ප්‍රචාරණය පවත්වා ගැනීමට SMA සංරචක සාමාන්‍යයෙන් විශාල වේ. එබැවින්, අවශ්ය විශ්වසනීයත්වය සහ ආරක්ෂක අවශ්යතා සපුරාලීම සඳහා, හානි ඉවසීමේ ක්රමය හරහා තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධනයේ හැසිරීම සම්පූර්ණයෙන්ම අවබෝධ කර ගැනීම සහ ප්රමාණනය කිරීම අවශ්ය වේ. SMA හි අස්ථි බිඳීමේ යාන්ත්‍ර විද්‍යාව පිළිබඳ සංකල්පය මත රඳා පවතින හානි ඉවසීමේ ක්‍රම යෙදීම සරල නොවේ. සාම්ප්‍රදායික ව්‍යුහාත්මක ලෝහ හා සසඳන විට, ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි අවධි සංක්‍රාන්තියේ පැවැත්ම සහ තාප යාන්ත්‍රික සම්බන්ධ කිරීම SMA හි තෙහෙට්ටුව සහ අධි බර කැඩීම ඵලදායී ලෙස විස්තර කිරීමට නව අභියෝග මතු කරයි.
එක්සත් ජනපදයේ ටෙක්සාස් ඒ ඇන්ඩ් එම් විශ්ව විද්‍යාලයේ පර්යේෂකයන් විසින් ප්‍රථම වරට Ni50.3Ti29.7Hf20 superalloy හි පිරිසිදු යාන්ත්‍රික සහ ධාවනය වන තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධන පරීක්ෂණ සිදු කරන ලද අතර, Fit the fatigue සඳහා භාවිතා කළ හැකි අනුකලනය පදනම් වූ Paris-type power නීති ප්‍රකාශනයක් යෝජනා කරන ලදී. තනි පරාමිතියක් යටතේ crack වර්ධන වේගය. SMA වල විකෘති ඉරිතැලීම් වර්ධනයේ විභව ඒකාබද්ධ විස්තරයක් ලෙස භාවිතා කළ හැකි විවිධ පැටවුම් තත්වයන් සහ ජ්‍යාමිතික වින්‍යාසයන් අතර ඉරිතැලීම් වර්ධන වේගය සමඟ ආනුභවික සම්බන්ධතාවය සවි කළ හැකි බව මෙයින් අනුමාන කෙරේ. අදාළ පත්‍රිකාව "හැඩයේ මතක මිශ්‍ර ලෝහවල යාන්ත්‍රික සහ ක්‍රියාකාරී තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධනය පිළිබඳ ඒකාබද්ධ විස්තරයක්" යන මාතෘකාව සමඟින් Acta Materialia හි පළ විය.
කඩදාසි සබැඳිය:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155
180℃ දී Ni50.3Ti29.7Hf20 මිශ්‍ර ලෝහය ඒකීය ආතන්‍ය පරීක්ෂණයකට ලක් කළ විට, පැටවීමේ ක්‍රියාවලියේදී අඩු ආතති මට්ටමක් යටතේ ඔස්ටේනයිට් ප්‍රධාන වශයෙන් ප්‍රත්‍යාස්ථ ලෙස විකෘති වන අතර, යංග්ගේ මාපාංකය 90GPa පමණ වන බව අධ්‍යයනයෙන් සොයාගෙන ඇත. ආතතිය 300MPa පමණ වන විට ධනාත්මක අවධි පරිවර්තනය ආරම්භයේදී, austenite ආතතිය-ප්‍රේරිත මාටෙන්සයිට් බවට පරිවර්තනය වේ; බෑමේදී, ආතති ප්‍රේරිත මාර්ටෙන්සයිට් ප්‍රධාන වශයෙන් ප්‍රත්‍යාස්ථ විරූපණයට ලක් වන අතර, යංග්ස් මාපාංකය 60 GPa පමණ වන අතර, පසුව නැවත austenite බවට පරිවර්තනය වේ. ඒකාබද්ධ කිරීම හරහා, ව්‍යුහාත්මක ද්‍රව්‍යවල තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධන වේගය පැරිස් ආකාරයේ බල නීති ප්‍රකාශනයට සවි කර ඇත.
Fig.1 Ni50.3Ti29.7Hf20 හි BSE රූපය ඉහළ උෂ්ණත්ව හැඩැති මතක මිශ්‍ර ලෝහය සහ ඔක්සයිඩ් අංශු ප්‍රමාණයේ ව්‍යාප්තිය
550℃×3h තාප පිරියම් කිරීමෙන් පසු Ni50.3Ti29.7Hf20 ඉහළ උෂ්ණත්ව හැඩැති මතක මිශ්‍ර ලෝහයේ රූප සටහන 2 TEM රූපය
Fig. 3 NiTiHf DCT නිදර්ශකයේ යාන්ත්‍රික තෙහෙට්ටුවේ J සහ da/dN අතර සම්බන්ධය 180℃
මෙම ලිපියේ අත්හදා බැලීම් වලදී, මෙම සූත්‍රය සියලු අත්හදා බැලීම් වලින් තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධන අනුපාත දත්ත වලට ගැලපෙන අතර එකම පරාමිති කට්ටලයක් භාවිතා කළ හැකි බව ඔප්පු වේ. බල නීති ඝාතක m 2.2 පමණ වේ. තෙහෙට්ටුව කැඩී යාමේ විශ්ලේෂණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ යාන්ත්‍රික ඉරිතැලීම් ප්‍රචාරණය සහ රියදුරු ඉරිතැලීම් ප්‍රචාරණය යන දෙකම අර්ධ-ඛණ්ඩන අස්ථි බිඳීම් වන අතර මතුපිට හැෆ්නියම් ඔක්සයිඩ් නිතර පැවතීම ඉරිතැලීම් ප්‍රචාරණ ප්‍රතිරෝධය උග්‍ර කර ඇත. ලබාගත් ප්‍රතිඵලවලින් පෙන්නුම් කරන්නේ තනි ආනුභවික බල නීති ප්‍රකාශනයකට පුළුල් පරාසයක පැටවීමේ තත්ත්‍වයන් සහ ජ්‍යාමිතික වින්‍යාසයන් තුළ අවශ්ය සමානතාවය ලබා ගත හැකි අතර එමඟින් හැඩ මතක මිශ්‍ර ලෝහවල තාප යාන්ත්‍රික තෙහෙට්ටුව පිළිබඳ ඒකාබද්ධ විස්තරයක් ලබා දෙන අතර එමඟින් ගාමක බලය තක්සේරු කරයි.
180℃ යාන්ත්‍රික තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධන පරීක්ෂණයෙන් පසු NiTiHf DCT නිදර්ශකයේ අස්ථි බිඳීමේ SEM රූපය 4
රූපය 5 NiTiHf DCT නිදර්ශකයේ අස්ථි බිඳීමේ SEM රූපය 250 N හි නියත පක්ෂග්‍රාහී බරක් යටතේ තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධන අත්හදා බැලීමෙන් පසු
සාරාංශයක් ලෙස, මෙම පත්‍රිකාව ප්‍රථම වරට නිකල්-පොහොසත් NiTiHf ඉහළ උෂ්ණත්ව හැඩැති මතක මිශ්‍ර ලෝහ මත පිරිසිදු යාන්ත්‍රික සහ රියදුරු තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධන පරීක්ෂණ පවත්වයි. චක්‍රීය අනුකලනය මත පදනම්ව, තනි පරාමිතියක් යටතේ එක් එක් අත්හදා බැලීමේ තෙහෙට්ටුව ඉරිතැලීම් වර්ධන වේගයට ගැළපෙන පරිදි පැරිස් ආකාරයේ බල-නීතිය ඉරිතැලීම් වර්ධන ප්‍රකාශනයක් යෝජනා කෙරේ.
පසු කාලය: සැප්-07-2021