Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Mahmoud Kadkhodaei
احمد کرمانپور (استاد راهنما) محمود کدخدايي اليادراني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Parishani
سعيد پريشاني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

The Effect of thermomechanical processing on microstructure and superelastic effect of Ni-Ti-V shape memory alloys
Among the engineering alloys, NiTi has a special position due to its properties such as strength, biocompatibility, shape memory and superelastic behaviors. The addition of alloying elements to the NiTi compound changes critical temperatures of phase transformation and thus shapes memory properties. The replacement of titanium with vanadium, chromium, manganese or aluminum, as well as the replacement of nickel with cobalt or iron, leads to a decrease in the temperatures of phase transformation and also to an increase the strength by solid solution mechanism. In order to improve the superelastic effect of NiTi alloys, various thermomechanical processes have also been used. In this study, the effect of vanadium addition and thermomechanical processing including severe cold rolling and subsequent annealing on structural changes and mechanical properties of NiTi alloy have been investigated. For this purpose, samples containing 0, 1, 3 and 5 atomic percentage vanadium were fabricated by a home-made copper boat vacuum induction melting system. After the homogenization treatment, cold rolling up to 40% reduction of thickness and subsequent annealing at 400 ° C for 1hr was carried out. The results showed that vanadium replaces titanium in the binary composition of NiTi. Generally, vanadium reduces the temperature of the phase transformation; however, in Ni-Ti-V alloys containing more than 3% vanadium, due to precipitate formation and nickel reduction in the matrix, the critical temperatures increased and the values As= 68°C and Ms=43°C were obtained. In the vanadium-free sample, thermomechanical processing reduced the critical stress of the phase transformation by 50 MPa and improved the residual strain by 20%. With the addition of 1% vanadium to the alloy, thermomechanical processing increased the critical stress to 330 MPa and strain recovery up to 80%. The initial temperature of the martensitic transformation was changed to -63°C and the austenite start temperature was 35°C. The specimen containing 3% atomic of vanadium, due to the formation of precipitates and to decrease critical temperatures, showed shape memory effect with plastic deformation at room temperature; however, cold rolling of the sample containing 5% atomic vanadium was not possible, due to the formation of brittle and fragile particles.
چکيده در بين آلياژهاي مهندسي، NiTi به سبب خواصي همچون استحکام، زيست سازگاري و خواص حافظه داري و ابرکشساني، از جايگاه ويژه‌اي برخوردار است. افزودن عناصر آلياژي به ترکيب دوتايي ?NiTi موجب تغيير دماهاي تغيير فاز و لذا تغيير خواص حافظه‌داري آن مي‌شود. جايگزيني تيتانيم با واناديوم، کروم، منگنز يا آلومينيوم و همچنين جايگزيني نيکل با کبالت يا آهن منجر به کاهش دماهاي تغيير فاز و نيز افزايش استحکام از طريق مکانيزم محلول جامد مي‌شود. به‌منظور بهبود خواص ابرکشساني و حافظه‌داري آلياژهاي NiTi، عمليات ترمومکانيکي مختلفي نيز مورد استفاده قرارگرفته است. در اين پژوهش اثر افزودن واناديوم و عمليات ترمومکانيکي شامل نورد سرد شديد و آنيل متعاقب، بر تحولات ساختاري و خواص مکانيکي آلياژ دوتايي NiTi مورد بررسي قرارگرفته است. بدين منظور نمونه‌هاي مختلفي شامل 0، 1، 3 و 5 درصد اتمي واناديوم توسط روش ذوب القايي تحت خلأ در قايقک مسي ساخته شد و تحت عمليات همگن‌سازي، نورد سرد تا %40 کاهش ضخامت و آنيل متعاقب در دماي ?C400 قرار گرفت. نتايج نشان داد واناديوم در ترکيب دوتايي NiTi جايگزين تيتانيوم مي‌شود. به‌طورکلي واناديوم باعث کاهش دماهاي تغيير فاز مي‌شود؛ با اين حال، در آلياژهاي Ni-Ti-V حاوي بيش از 3 درصد واناديوم، به علت تشکيل رسوب و کاهش نيکل زمينه، دماهاي بحراني افزايش يافته و مقادير دماهاي بحراني ?C68A s = و?C 43 M s = بدست آمد. در نمونه فاقد واناديوم عمليات ترمومکانيکي باعث کاهش سطح تنش بحراني تغيير فاز به مقدار MPa50 و بهبود کرنش باقي‌مانده به ميزان %20 ‌شد. با اضافه شدن واناديوم به آلياژ، عمليات ترمومکانيکي باعث افزايش سطح تنش بحراني تغيير فاز تا MPa 330 و قابليت بازيابي کرنش تا 80 درصد گرديد. همچنين دماي شروع استحاله مارتنزيت به ?C 63- و دماي شروع آستنيت به ?C 35 تغيير يافت. نمونه حاوي 3 درصد واناديوم به علت تشکيل رسوب و کاهش دماهاي بحراني از خود خاصيت حافظه‌داري همراه با تغيير شکل پلاستيک نشان داد؛ ليکن نمونه حاوي 5 درصد واناديوم، به دليل تشکيل رسوبات ترد و شکننده ? قابليت نورد سرد نداشت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی