اثر آلیاژسازی مکانیکی و عملیات حرارتی در ساخت آلیاژ NiTi به روش سنتز احتراقی

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 9، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 85-91   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

علیرضا صادقی اول شهر¹؛ حسن مستجاب الدعوه²؛ ابوالفضل باباخانی³؛ سید مجتبی زبرجد⁴؛ اکرم صالحی^{* 5}

¹کارشناس ارشد، مهندسی پزشکی و عضو گروه پژوهشی مواد، جهاد دانشگاهی مشهد

²دانشجوی دکتری، مهندسی مواد، دانشگاه سمنان، مشهد

³دانشیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، مشهد

⁴استاد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه شیراز، دانشکده مهندسی، شیراز

⁵کارشناس ارشد، مهندسی مواد و عضو گروه پژوهشی مواد جهاد دانشگاهی مشهد

چکیده

در این تحقیق پودرهای نیکل و تیتانیوم با نسبت 50% اتمی نیکل، آسیاکاری شدند و سپس با فشار تک‌محوری MPa 150 در دمای محیط به صورت استوانه‌ای شکل پرس شدند. نمونه‌های NiTi متخلخل با روش سنتز دما بالای انفجاری (TE) در دماهای عملیات حرارتی مختلف (350، 400، 500 و 600 درجه سانتیگراد) و زمان‌های آسیاکاری مختلف (5/0، 1 و 2 ساعت) ساخته شدند. اثر دماهای عملیات حرارتی و زمان‌های آسیاکاری، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز XRD بررسی شد. در محصولات نهایی، آلیاژ حافظه‌دار NiTi به همراه ترکیبات بین فلزی ثانویه و پودرهای عنصری دیده شد اما در نمونه آسیاکاری شده به مدت 1 ساعت و عملیات حرارتی شده در دمای °C 400، فاز غالب NiTi بود.

کلیدواژه‌ها

سنتز دما بالای انفجاری؛ آسیاکاری؛ عملیات حرارتی؛ آلیاژ حافظه‌دار NiTi؛ XRD

مراجع

[1]     S. H. Lee, J. H. Lee, Y. H. Lee, D. H. Shin & Y. S. Kim, “Effect of heating rate on the combustion synthesis of intermetallics”, Materials Science and Engineering A, Vol. 281, pp. 275–285, 2000.

 

[2]     M. Kayaa, N. Orhan, B. Kurt & T. I. Khan, “The effect of solution treatment under loading on the microstructure and phase transformation behavior of porous NiTi shape memory alloy fabricated by SHS”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 475, pp. 378-382, 2009.

 

[3]     J. M. Jani, M. Leary, A. Subic & M. A. Gibson, “A review of shape memory alloy research, applications and opportunities”, Materials and Design, Vol. 56, pp. 1078-1113, 2014.

 

[4]     D. Vojtech, A. Michalcova, J. Capek, I. Marek & L. Dragounova, “Structural and mechanical stability of the nano-crystalline Ni-Ti (50.9 at. % Ni) shape memory alloy during short-term heat treatments”, Intermetallics, Vol. 49, pp. 7-13, 2014.

 

[5]     Biswas, S. K. Roy, K. R. Gurumurthy, N. Prabhu & S. Banerjee, “A study of self-propagating high-temperature synthesis of NiAl in thermal explosion mode”, Acta Materialia, Vol. 50, pp. 757–773, 2002.

 

[6]     P. Novák, L. Mejzlíková, A. Michalcová, J. Capek, P. Beran & D. Vojtech, “Effect of SHS conditions on microstructure of NiTi shape memory alloy”, Intermetallics, Vol. 42, pp. 85–91, 2013.

 

[7]     G. Tosun, L. Ozler, M. Kaya & N. Orhan, “A study on microstructure and porosity of NiTi alloy implants produced by SHS”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 487, pp. 605–611, 2009.

 

[8]     M. Whitney, S. F. Corbin & R. B. Gorbet, “Investigation of the influence of Ni powder size on microstructural evolution and the thermal explosion combustion synthesis of NiTi”, Intermetallics, Vol. 17, 894–906, 2009.

 

[9]     B. Y. Tay, C. W. Goh, Y. W. Gu, C. S. Lim, M. S. Yong, M. K. Ho & M. H. Myint, “Porous NiTi fabricated by self-propagating high-temperature synthesis of elemental powders”, journal of materials processing technology, Vol. 202, pp. 359–364, 2008.

 

[10] C. L. Chu, C. Y. Chung, P. H. Lin & S. D. Wang, “Fabrication and properties of porous NiTi shape memory alloys for heavy load-bearing medical applications”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 169, pp. 103–107, 2005.

 

[11] C. W. Goh, Y. W. Gu, C. S. Lim & B. Y. Tay, “Influence of nanocrystalline Ni-Ti reaction agent on self-propagating high-temperature synthesized porous NiTi”, Intermetallics, Vol. 15, pp. 461-467, 2007.

 

[12] Y. Zhou, C. J. Li, G. J. Yang, H. D. Wang & G. Li, “Effect of self-propagating high-temperature combustion synthesis on the deposition of NiTi coating by cold spraying using mechanical alloying Ni/Ti powder”, Intermetallics, Vol. 18, pp. 2154-2158, 2010.

 

[13] H. C. YI & J. J. MOORE, “Combustion synthesis of TiNi intermetallic compounds”, journal of materials science, Vol. 24, pp. 3456-3462, 1989.

 

[14] Z. Xiu, X. Xu & J. Laeng, “Phase formation of Ni–Ti via solid state reaction”, PHYSICA SCRIPTA, Vol. T129, pp. 250–254, 2007.

 

[15] H. Inoue, M. Ishio & T. Takasugi, “Texture of TiNi shape memory alloy sheets produced by roll-bonding and solid phase reaction from elementary metals”, Acta Materialia, Vol. 51, pp. 6373–6383, 2003.