ໂລຫະປະສົມຄວາມຊົງຈໍາຮູບຮ່າງ (SMAs) ມີການຕອບສະຫນອງການຜິດປົກກະຕິລັກສະນະຕໍ່ກັບການກະຕຸ້ນຂອງ thermomechanical. Thermomechanical stimuli originate from high temperature , displacement , solid-to-solid transformation , ແລະອື່ນໆ (ໄລຍະການສັ່ງສູງອຸນຫະພູມສູງເອີ້ນວ່າ austenite, ແລະໄລຍະການສັ່ງຕ່ໍາອຸນຫະພູມຕ່ໍາເອີ້ນວ່າ martensite). ການປ່ຽນແປງໄລຍະ cyclic ຊ້ໍາຊ້ອນເຮັດໃຫ້ການ dislocations ເພີ່ມຂຶ້ນເທື່ອລະກ້າວ, ດັ່ງນັ້ນພື້ນທີ່ untransformed ຈະຫຼຸດຜ່ອນການເຮັດວຽກຂອງ SMA (ເອີ້ນວ່າ fatigue ທີ່ເປັນປະໂຫຍດ) ແລະຜະລິດ microcracks, ຊຶ່ງໃນທີ່ສຸດຈະນໍາໄປສູ່ຄວາມລົ້ມເຫຼວທາງດ້ານຮ່າງກາຍໃນເວລາທີ່ຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ພຽງພໍ. ແນ່ນອນ, ການເຂົ້າໃຈພຶດຕິກໍາຊີວິດທີ່ເມື່ອຍລ້າຂອງໂລຫະປະສົມເຫຼົ່ານີ້, ການແກ້ໄຂບັນຫາການຂູດອົງປະກອບລາຄາແພງ, ແລະການຫຼຸດຜ່ອນການພັດທະນາວັດສະດຸແລະວົງຈອນການອອກແບບຜະລິດຕະພັນທັງຫມົດຈະສ້າງຄວາມກົດດັນທາງເສດຖະກິດຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
ຄວາມເຫນື່ອຍລ້າທາງ Thermo-mechanical ບໍ່ໄດ້ຖືກຄົ້ນຫາໃນຂອບເຂດຂະຫນາດໃຫຍ່, ໂດຍສະເພາະແມ່ນການຂາດການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບການຂະຫຍາຍພັນຂອງຮອຍແຕກຄວາມເຫນື່ອຍລ້າພາຍໃຕ້ວົງຈອນຂອງ thermo-mechanical. ໃນການປະຕິບັດເບື້ອງຕົ້ນຂອງ SMA ໃນຊີວະແພດ, ຈຸດສຸມຂອງການຄົ້ນຄວ້າຄວາມເຫນື່ອຍລ້າແມ່ນຊີວິດທັງຫມົດຂອງຕົວຢ່າງ "ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງ" ພາຍໃຕ້ການໂຫຼດກົນຈັກຮອບວຽນ. ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີເລຂາຄະນິດ SMA ຂະຫນາດນ້ອຍ, ການຂະຫຍາຍຕົວ crack fatigue ມີຜົນກະທົບພຽງເລັກນ້ອຍຕໍ່ຊີວິດ, ດັ່ງນັ້ນການຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສຸມໃສ່ການປ້ອງກັນການລິເລີ່ມ crack ແທນທີ່ຈະກ່ວາການຄວບຄຸມການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຕົນ; ໃນການຂັບຂີ່, ການຫຼຸດຜ່ອນການສັ່ນສະເທືອນແລະການດູດຊຶມພະລັງງານ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຮັບພະລັງງານຢ່າງໄວວາ. ອົງປະກອບ SMA ປົກກະຕິແລ້ວມີຂະຫນາດໃຫຍ່ພຽງພໍທີ່ຈະຮັກສາການແຜ່ກະຈາຍຮອຍແຕກທີ່ສໍາຄັນກ່ອນທີ່ຈະລົ້ມເຫຼວ. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືແລະຄວາມປອດໄພທີ່ຈໍາເປັນ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງເຂົ້າໃຈຢ່າງເຕັມສ່ວນແລະປະລິມານພຶດຕິກໍາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮອຍແຕກ fatigue ໂດຍຜ່ານວິທີການທົນທານຕໍ່ຄວາມເສຍຫາຍ. ການປະຕິບັດວິທີການທົນທານຕໍ່ຄວາມເສຍຫາຍທີ່ອີງໃສ່ແນວຄວາມຄິດຂອງກົນໄກການກະດູກຫັກໃນ SMA ແມ່ນບໍ່ງ່າຍດາຍ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບໂລຫະໂຄງສ້າງແບບດັ້ງເດີມ, ການມີຢູ່ຂອງການຫັນປ່ຽນໄລຍະທີ່ປີ້ນກັບກັນແລະການເຊື່ອມໂລຫະດ້ວຍກົນຈັກເຮັດໃຫ້ສິ່ງທ້າທາຍໃຫມ່ເພື່ອອະທິບາຍເຖິງຄວາມເຫນື່ອຍລ້າແລະການກະດູກຫັກ overload ຂອງ SMA.
ນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Texas A&M ໃນສະຫະລັດອາເມລິກາໄດ້ດໍາເນີນການທົດລອງການເຕີບໂຕຂອງຮອຍແຕກຄວາມເມື່ອຍລ້າດ້ວຍກົນຈັກອັນບໍລິສຸດແລະຂັບເຄື່ອນໃນ Ni50.3Ti29.7Hf20 superalloy ເປັນຄັ້ງ ທຳ ອິດ, ແລະໄດ້ສະ ເໜີ ການສະແດງອອກຂອງກົດ ໝາຍ ປາຣີແບບປະສົມປະສານທີ່ສາມາດໃຊ້ ສຳ ລັບຄວາມເມື່ອຍລ້າ. ອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮອຍແຕກພາຍໃຕ້ຕົວກໍານົດການດຽວ. ມັນແມ່ນ inferred ຈາກນີ້ວ່າການພົວພັນ empirical ກັບອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວ crack ສາມາດເຫມາະລະຫວ່າງເງື່ອນໄຂການໂຫຼດທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະ geometric configurations, ເຊິ່ງສາມາດນໍາໃຊ້ເປັນ descriptor ທີ່ມີທ່າແຮງຂອງການຂະຫຍາຍຕົວ crack deformation ໃນ SMAs. ເອກະສານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໄດ້ຖືກຈັດພີມມາໃນ Acta Materialia ທີ່ມີຫົວຂໍ້ "ຄໍາອະທິບາຍແບບປະສົມປະສານຂອງກົນໄກແລະການກະຕຸ້ນຄວາມເຫນື່ອຍລ້າຂອງຮອຍແຕກການຂະຫຍາຍຕົວໃນໂລຫະປະສົມຄວາມຊົງຈໍາ".
ການເຊື່ອມຕໍ່ເຈ້ຍ:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155
ການສຶກສາໄດ້ພົບເຫັນວ່າເມື່ອໂລຫະປະສົມ Ni50.3Ti29.7Hf20 ຈະຖືກທົດສອບ tensile uniaxial ທີ່ 180 ℃, austenite ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ elastically deformed ພາຍໃຕ້ລະດັບຄວາມກົດດັນຕ່ໍາໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການໂຫຼດ, ແລະໂມດູນຂອງອ່ອນແມ່ນປະມານ 90GPa. ໃນເວລາທີ່ຄວາມກົດດັນໄປຮອດປະມານ 300MPa ໃນຕອນຕົ້ນຂອງການຫັນເປັນໄລຍະໃນທາງບວກ, austenite ປ່ຽນເປັນ martensite ຄວາມກົດດັນ induced; ເມື່ອ unloading, martensite ທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກົດດັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ undergoes elastic deformation, ມີ modulus ຂອງ Young ຂອງປະມານ 60 GPa, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ transforms ກັບຄືນໄປບ່ອນ austenite. ໂດຍຜ່ານການປະສົມປະສານ, ອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮອຍແຕກ fatigue ຂອງວັດສະດຸໂຄງສ້າງໄດ້ຖືກເຫມາະກັບການສະແດງອອກຂອງກົດຫມາຍພະລັງງານປາຣີ.
Fig.1 ຮູບພາບ BSE ຂອງ Ni50.3Ti29.7Hf20 ຮູບຮ່າງອຸນຫະພູມສູງໂລຫະປະສົມຫນ່ວຍຄວາມຈໍາແລະການແຜ່ກະຈາຍຂະຫນາດຂອງ particles oxide
ຮູບທີ 2 TEM ຮູບພາບຂອງ Ni50.3Ti29.7Hf20 ອຸນຫະພູມສູງຮູບຮ່າງ Memory alloy ຫຼັງຈາກການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນຢູ່ທີ່ 550℃×3h
Fig. 3 ຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງ J ແລະ da/dN ຂອງການຂະຫຍາຍຕົວຮອຍແຕກ fatigue ກົນຈັກຂອງ NiTiHf DCT ຕົວຢ່າງທີ່ 180 ℃
ໃນການທົດລອງໃນບົດຄວາມນີ້, ມັນໄດ້ຖືກພິສູດວ່າສູດນີ້ສາມາດເຫມາະກັບຂໍ້ມູນອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວ crack fatigue ຈາກການທົດລອງທັງຫມົດແລະສາມາດນໍາໃຊ້ຊຸດຂອງຕົວກໍານົດການດຽວກັນ. ເລກເລກກຳລັງ m ແມ່ນປະມານ 2.2. ການວິເຄາະກະດູກຫັກຂອງຄວາມເມື່ອຍລ້າສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຂະຫຍາຍພັນຂອງຮອຍແຕກທາງກົນແລະການຂັບລົດການຂະຫຍາຍພັນຂອງຮອຍແຕກແມ່ນກະດູກຫັກເຄິ່ງຮອຍແຕກ, ແລະການປະກົດຕົວເລື້ອຍໆຂອງ hafnium oxide ໄດ້ເຮັດໃຫ້ການຕໍ່ຕ້ານການຂະຫຍາຍພັນຂອງຮອຍແຕກ. ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການສະແດງອອກຂອງກົດຫມາຍວ່າດ້ວຍພະລັງງານ empirical ດຽວສາມາດບັນລຸຄວາມຄ້າຍຄືກັນທີ່ຕ້ອງການໃນຂອບເຂດຄວາມກ້ວາງຂອງເງື່ອນໄຂການໂຫຼດແລະການຕັ້ງຄ່າ geometric, ດັ່ງນັ້ນການສະຫນອງຄໍາອະທິບາຍແບບປະສົມປະສານຂອງ thermo-mechanical fatigue ຂອງໂລຫະປະສົມຫນ່ວຍຄວາມຈໍາຮູບຮ່າງ, ດັ່ງນັ້ນການປະເມີນກໍາລັງຂັບລົດ.
ຮູບທີ 4 SEM ຮູບພາບຂອງກະດູກຫັກຂອງຕົວຢ່າງ NiTiHf DCT ຫຼັງຈາກ 180 ℃ ການທົດລອງການຂະຫຍາຍຕົວຮອຍແຕກ fatigue ກົນຈັກ
ຮູບທີ່ 5 Fracture SEM ຮູບພາບຂອງຕົວຢ່າງ NiTiHf DCT ຫຼັງຈາກຂັບລົດການທົດລອງການຂະຫຍາຍຕົວ crack fatigue ພາຍໃຕ້ການໂຫຼດ bias ຄົງທີ່ຂອງ 250 N
ສະຫລຸບລວມແລ້ວ, ເອກະສານນີ້ດໍາເນີນການທົດລອງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຄວາມເຫນື່ອຍລ້າທາງກົນຈັກອັນບໍລິສຸດ ແລະຂັບໄລ່ຄວາມເຫນື່ອຍລ້າໃນໂລຫະປະສົມ NiTiHf ທີ່ມີຄວາມຮ້ອນສູງທີ່ມີ nickel ເປັນຄັ້ງທໍາອິດ. ອີງຕາມການລວມຕົວແບບຮອບວຽນ, ການສະແດງອອກການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮອຍແຕກຂອງກົດ ໝາຍ ປະເພດປາຣີແມ່ນໄດ້ຖືກສະ ເໜີ ໃຫ້ ເໝາະ ສົມກັບອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງຮອຍແຕກທີ່ເມື່ອຍລ້າຂອງແຕ່ລະການທົດລອງພາຍໃຕ້ພາລາມິເຕີດຽວ.
ເວລາປະກາດ: ກັນຍາ-07-2021