A influência do tratamento por envelhecimento no comportamento microestrutral e mecânico por ensaio de ultramicrodureza em uma liga de NiTi rica em Ni
DOI:
https://doi.org/10.47385/cadunifoa.v16.n47.3810Palavras-chave:
Shape Memory alloys. NiTi. Thermomechanical Process. Synchrotron Radiation. Heat Treatments.Resumo
O presente estudo tem como objetivo avaliar o comportamento da superelasticidade em fios de liga de NiTi ricos em Ni produzidos por meio do processo de forjamento rotativo. O processo termomecânico envolveu quatro etapas de trabalho a quente a 800 ºC, com duas etapas de trabalho a frio com tratamento térmico de solubilização a 800 ºC entre elas, e posteriormente um tratamento térmico de solubilização (950 ºC durante 2 horas) seguido de tratamento de envelhecimento a 350, 400 e 450 ºC durante 30 minutos. O ensaio de Difração de Raios X (DRX) e ultra-microdureza instrumentados avaliaram as fases presentes em cada amostra envelhecida
que foram comparados com seu comportamento mecânico através da técnica de ultramicrodureza. Os resultados evidenciaram o efeito de endurecimento por trabalho em uma condição forjada associada à etapa final do forjamento rotativo a frio. O tratamento térmico proposto promove a redução da tensão e a dissolução de precipitados. A amostra tratada termicamente mostra a presença do precipitado (Ni4Ti3) e da fase R. A presença desses precipitados é benéfica porque o endurecimento por precipitação aumenta a resistência ao escoamento da austenita, que por sua vez contribui para uma melhor estabilidade funcional.
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Referências
SUZUKI, Y. Fabrication of shape memory alloys. In: Otsuka K and CMW, editor. Shape Mem. Mater. 1st ed., New York: Cambridge University Press, p. 133–48, 1998.
OTSUKA, K.; REN, X. Physical metallurgy of Ti-Ni-based shape memory alloys. Prog Ma-ter Sci, p.50:511–678, 2005. https://doi.org/DOI 10.1016/j.pmatsci.2004.10.001.
KOTHA, RS.; ALLA, RK.; SHAMMAS, M.; RAVI, RK. An Overview of Orthodontic Wires. Trends Biomater Artif Organs, p.28:32–6, 2014.
OTUBO, J.; RIGO, OD.; COELHO, AA.; NETO, CM.; MEI, PR. The influence of carbon and oxygen content on the martensitic transformation temperatures and enthalpies of NiTi shape memory alloy. Mater Sci Eng A, p. 481–482:639–42. 2008. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.02.137.
ZHOU, D.; GAO, Y.; LAI, M.; LI, H.; YUAN, B.; ZHU, M.; A review of shape memory alloy research, applications and opportunities. Mater Sci Eng A, p.56:1078–113, 2015. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.11.084.
FREITAS RODRIGUES, P. Structural Evolution of Ni-Ti Alloy Wires Produced by Hot and Cold Rotary Forging. Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais. Universidade Nova de Lisboa, 2018.
SUN, B.; LIN, J.; FU, MW. Dependence of processing window and microstructural evolu-tion on initial material state in direct electric resistance heat treatment of NiTi alloy. Mater Des, p.139:549–64, 2018. https://doi.org/10.1016/J.MATDES.2017.11.044.
KHALIL-ALLAFI, J.; EGEELER, G.; DLOUHY, A.; SCHMAHL, WW.; SOMSEN, C. On the influence of heterogeneous precipitation on martensitic transformations in a Ni-rich NiTi shape memory alloy. Mater Sci Eng A, p.378:148–51, 2004.https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.335.
ŚWIEC, P.; ZUBKO, M.; LEKSTON, Z.; STRÓŻ, D. Structure and Properties of NiTi Shape Memory Alloy after Cold Rolling in Martensitic State. Acta Phys Pol A, p. 130:1081–4, 2016. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.130.1081.
NEMAT-NASSER, S.; GUO, WG. Superelastic and cyclic response of NiTi SMA at various strain rates and temperatures. Mech Mater, p.38:463–74, 2006. https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2005.07.004.
YEUNG, KWK.; CHEUNG, KMC.; LU, WW.; CHUNG, CY. Optimization of thermal treatment parameters to alter austenitic phase transition temperature of NiTi alloy for medical implant. Mater Sci Eng A, p.383:213–8, 2004. https://doi.org/10.1016/j.msea.2004.05.063.
HELLER, L.; SEINER, H.; ŠITTNER, P.; SEDLÁK, P.; TYC, O.; KADEŘÁVEK, L. On the plastic defor-mation accompanying cyclic martensitic transformation in thermomechanically loaded NiTi. Int J Plast, p.111:53–71, 2018. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2018.07.007.
ALLAFI, JK.; REN, X.; EGGELER, G. The mechanism of multistage martensitic transformations in aged Ni-rich NiTi shape memory alloys. Acta Mater, p. 50:793–803, 2002. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(01)00385-8.
SCHMAHL, WW.; KHALIL-ALLAFI, J.; HASSE, B.; WAGNER, M.; HECKMANN, A.; SOMSEN, C. Investigation of the phase evolution in a superelastic NiTi shape memory alloy (50.7 at.%Ni) under extensional load with synchrotron radiation. Mater Sci Eng A, p.378:81–5, 2004. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.11.081.
FAN, QC.; ZHANG, YH.; WANG, YY.; SUN, MY.; MENG, YT.; HUANG, SK.; et al. Influences of transformation behavior and precipitates on the deformation behavior of Ni-rich NiTi alloys. Mater Sci Eng A, 2017. https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.05.107.
GALL, K.; JUNTUNEN, K.; MAIER, HJ.; SEHITOGLU, H.; CHUMLYAKOV, YI. Instrumented micro-indentation of NiTi shape-memory alloys. Acta Mater, p.49:3205–17, 2001. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(01)00223-3.
MORGAN, N.; WICK, A.; DICELLO, J.; GRAHAM, R. Carbon and Oxygen Levels in Nitinol Alloys and the Implications for Medical Device Manufacture and Durability. Int. Conf. Shape Mem. Superelastic Technol., vol. 683, California: ASM International; p.821–8, 2008. https://doi.org/10.1361/cp2006smst821.
SAGHAIAN, SM.; KARACA, HE.; TOBE, H.; PONS, J.; SANTAMARTA, R.; CHUMLYAKOV, YI.; et al. Effects of Ni content on the shape memory properties and microstructure of Ni-rich NiTi-20Hf alloys. Smart Mater Struct, p. 25:095029, 2016. https://doi.org/10.1088/0964-1726/25/9/095029.
GALL, K.; SEHITOGLU, H.; CHUMLYAKOV, YI.; KIREEVA, IV.; MAIER, HJ. The Influence of Aging on Critical Transformation Stress Levels and Martensite Start Temperatures in NiTi: Part II—Discussion of Experimental Results. J Eng Mater Technol, p.121:28–37, 1999. https://doi.org/10.1115/1.2815995.
TEIXEIRA, RS.; PAULA, AS.; SANTOS, FS.; RODRIGUES, PF.; BRAZ FERNANDES, FM. Critical Analyses on the Instrumented Ultramicrohardness Results on Aging NiTi Alloy in Distinct Phase Fields, p.109–14, 2018. https://doi.org/10.1007/978-3-319-76968-4_17.
RODRIGUES, PF.; FERNANDES, FMB.; TEIXEIRA, EM.; BAPTISTA, S.; PAULA, AS.; OLIVEIRA, JP. Influence of ageing treatment on the thermophysical characteristics and mechanical properties of forging wire Ni-rich NiTi alloy for superelastic applications. Ciência Tecnol Dos Mater , p.29:e23–6, 2017. https://doi.org/10.1016/J.CTMAT.2016.07.013.
PELTON, AR.; DICELLO, J.; MIYAZAKI, S. Optimisation of processing and properties of medi-cal grade Nitinol wire. Minim Invasive Ther Allied Technol, p.9:107–18, 2000. https://doi.org/10.3109/13645700009063057.
BATAILLARD, L.; BIDAUX, JE.; GOTTHARD, R. Interaction between microstructure and multiple-step transformation in binary NiTi alloys using in-situ transmission electron microscopy observations. Philos Mag A Phys Condens Matter, Struct Defects Mech Prop, p.78:327–44, 1998. https://doi.org/10.1080/01418619808241907.
WAGNER, MFX.; DEY, SR.; GUGEL, H.; FRENZEL, J.; SOMSEN, C.; EGGELER, G. Effect of low-temperature precipitation on the transformation characteristics of Ni-rich NiTi shape memory alloys during thermal cycling. Intermetallics, p.18:1172–9, 2010. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2010.02.048.
Dynamic Ultra-micro Hardness Tester Instruction Manual, 2009.
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