Experimental study of pseudoelastic NiTi alloy under cyclic loading

Abstract

Методом диференціальної сканувальної калориметрії досліджено температуру прямих і зворотних фазових переходів нікельтитанового сплаву Ni55,8Ti44,2. Зіставлення температур фазових переходів підтверджує зворотний характер зміни кристалографічної структури досліджуваного матеріалу. Під час нагрівання зразка фазовий перехід відбувається в діапазоні температур між -60,5°С та -38,7°С, а температура переходу становить - 45,7°С. Таким чином, температури початку і завершення аустенітної фази складали відповідно As = -60,5°С і Af = - 38,7°С. Розроблено методику й досліджено вплив розмаху напруження на закономірності деформування одновісним розтягом і функціональні властивості нікельтитанового сплаву за температури 0 °С в середовищі талого льоду. Характеристики механічних властивостей і вплив циклічного навантаження на функціональні властивості сплаву досліджували за одновісного розтягу циліндричних зразків діаметром 4 мм і довжиною робочої ділянки 12,5 мм, які були вирізані з прутка  8 mm. Частота навантаження за синусоїдальної форми циклу складала 0,5 Hz. Коефіцієнт асиметрії циклу навантаження min max r  s / s  0 (тут min max s , s – найменше і найбільше значення переміщення штоку). При температурі вище температури закінчення мартенситно – аустенітного перетворення СПФ, в умовах контрольованого переміщення затискачів, вплив циклічного навантаження на максимальне напруження загалом можна охарактеризувати ділянками зміцнення, знеміцнення, стабілізації і стрімкого падіння максимального напруження, яке спричинене появою та поширенням макротріщини. Для усіх значень початкового максимального напруження, упродовж перших десяти циклів навантаження, спостерігається стрімке зменшення розмаху деформації, потім – ділянка стабілізації розмаху деформації або менш інтенсивного її зменшення, після якої йде ділянка спаду, що завершується руйнуванням зразка. Зі збільшенням максимального напруження у першому циклі навантаження від 509 MPa до 605 MPa збільшується значення розмаху деформації.

The phase transformation temperatures of pseudoelastic NiTi alloy were defined by differential scanning calorimetry. The effect of the stress range on the functional properties of the NiTi alloy under uniaxial tension in ice water at a temperature of 00С was studied. The cylindrical specimens with 4 mm in diameter and a gage length of 12.5 mm were tested under static and cyclic loading with frequency of 0.5 Hz. All cyclic tests were performed under the crosshead displacement controlled condition on the STM100 machine. At the temperature above Af the effect of the cyclic loading on the maximum stress in general could be characterized by several stages: strengthening, softening, stabilization and rapid decrease of the maximum stress, which is caused by the initiation and macrocrack growth. With the increase of the maximal stress in the first cycle from 509 MPa to 605 MPa, the strain range also increases.