Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Mahmoud Kadkhodaei
احمد کرمانپور (استاد راهنما) محمود کدخدایی الیادرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Parishani
سعید پریشانی

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.
در بین آلیاژهای مهندسی، NiTi به سبب خواصی همچون استحکام، زیست سازگاری و خواص حافظه داری و ابرکشسانی، از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. افزودن عناصر آلیاژی به ترکیب دوتایی ?NiTi موجب تغییر دماهای تغییر فاز و لذا تغییر خواص حافظه‌داری آن می‌شود. جایگزینی تیتانیم با وانادیوم، کروم، منگنز یا آلومینیوم و همچنین جایگزینی نیکل با کبالت یا آهن منجر به کاهش دماهای تغییر فاز و نیز افزایش استحکام از طریق مکانیزم محلول جامد می‌شود. به‌منظور بهبود خواص ابرکشسانی و حافظه‌داری آلیاژهای NiTi، عملیات ترمومکانیکی مختلفی نیز مورد استفاده قرارگرفته است. در این پژوهش اثر افزودن وانادیوم و عملیات ترمومکانیکی شامل نورد سرد شدید و آنیل متعاقب، بر تحولات ساختاری و خواص مکانیکی آلیاژ دوتایی NiTi مورد بررسی قرارگرفته است. بدین منظور نمونه‌های مختلفی شامل 0، 1، 3 و 5 درصد اتمی وانادیوم توسط روش ذوب القایی تحت خلأ در قایقک مسی ساخته شد و تحت عملیات همگن‌سازی، نورد سرد تا %40 کاهش ضخامت و آنیل متعاقب در دمای ?C400 قرار گرفت. نتایج نشان داد وانادیوم در ترکیب دوتایی NiTi جایگزین تیتانیوم می‌شود. به‌طورکلی وانادیوم باعث کاهش دماهای تغییر فاز می‌شود؛ با این حال، در آلیاژهای Ni-Ti-V حاوی بیش از 3 درصد وانادیوم، به علت تشکیل رسوب و کاهش نیکل زمینه، دماهای بحرانی افزایش یافته و مقادیر دماهای بحرانی ?C68A s = و?C 43 M s = بدست آمد. در نمونه فاقد وانادیوم عملیات ترمومکانیکی باعث کاهش سطح تنش بحرانی تغییر فاز به مقدار MPa50 و بهبود کرنش باقی‌مانده به میزان %20 ‌شد. با اضافه شدن وانادیوم به آلیاژ، عملیات ترمومکانیکی باعث افزایش سطح تنش بحرانی تغییر فاز تا MPa 330 و قابلیت بازیابی کرنش تا 80 درصد گردید. همچنین دمای شروع استحاله مارتنزیت به ?C 63- و دمای شروع آستنیت به ?C 35 تغییر یافت. نمونه حاوی 3 درصد وانادیوم به علت تشکیل رسوب و کاهش دماهای بحرانی از خود خاصیت حافظه‌داری همراه با تغییر شکل پلاستیک نشان داد؛ لیکن نمونه حاوی 5 درصد وانادیوم، به دلیل تشکیل رسوبات ترد و شکننده ? قابلیت نورد سرد نداشت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی