strengthening and embossment of final shape in niti shape memory alloys (sma)
TRANSCRIPT
���� �� ����� �� ���� ���� ���� ���� ����� ��� ������ �� �� ������ �� �� ������ ������������� ������� � �����
��� ������� �� �� �� ������ � �� !"���� ��� � ��!�� ����� ""� �#�
�� �� �� $�%%�� ��� � ��!�� ����� ""� �&� '� (� )*�%�+� �� +��'�,� �%� -� .���%���� � ��!�� ����� ""� #��
�#� � �� ���*��� �� $� /����� )� �� -�0,�� /� 1� ����2"��,� � �� $,,� �� � /�'3��%� �� �� ��%�,��� % ��!���� ���� �#$�� ���� %��� &"' � ���� 4���,%���,� 5)������ ����
��� .� )%�,��,%� 1� 4��0� $� �'3%,�,�� �� �,63�%�+� ,��'�� (�)� *����� ��!� ��� +� ����
�7� �� �38��� �%� -� �3%*�� �� ,�!�����! ��!� �#�!$�- �! �! � ��� '"� � ��
� � �� �38��� -� �3%*����!� .���� �� "'� � ���&� 9� ��%0� �� �38��� -� �3%*�� �� (���# /�$�� ���
�&&� �77���� 9� ��%0� �� �38��� -� �3%*�� �� ��!� ���� ��� �0�
#����
������������� � �� ��������� ���� ���� ������ ���������� ������ �������
�� ��������������
�3�6, 8,8��* ����*� ��%�:��8 � ��" ,86,����, �* �8��,%�' �,�'�% � � �� "3'3 86�,� :��8��% �: ���8�% ���'��, ;�8��� � :,���8�0%,'� :,���,�,'�'��%�:��8��%��� �3� 8'�����'��, ����"� '�86�,< 6�,�2��26���' �,:��8���* ;303 �,0�,, �: :�,,��8�� �,=,���%�: � %� � �,���,� � �,:%, �3�6,� ,3,� �* 3,�%0 � � >(: ;���,%, :%�3�� �� �* �,��'�% �: 3, ,<,�%�� ��%�:��28��%�� ��,�� ;6�,���2,���'*�� ( � ��'���,� 3�" � �,2:%,� :%�� �3�6, � �'3,=,� � ,86,����,� 303 ���=, ):�� "3'3 �::���%�� 6��',��,� '�% ��, 6��',� (% ����%8�<8�8 ��,%03 � �,?��,� :�� 8�%* ��) �66�'��%��2,�6,'���* � 303 ����* � �,6,�,� ��%�:��8��%�;:�0�,� ���� �: 8,8��*�� �3, ��0% �: 3, 8'�����'��, ���'���,�� "3'3 �,��� � 3, �,��,� '�8�%��% �: 6��6,�2,�� �6,'�� �,%�% � 6�� � 3,�8�28,'3�%'�� �,�2
8,%� ;����� �* "3'3 � "�, ��%0, �: 8'�����'��,� '�%�, ���%,�� ) �*�,8�' �66���'3 � 6��=�,� :�� 3, *6,��: �,=,��, �,�'�%� � � �� "3'3 ��, :��%� �,",,%� '�*���2�0��63'���* �,=,����, ;8��,%�'� �%� �::���% '�%����,�;'�8�%,� �,�'�%��� @,���,� �: �68�8 8'�����'��,�:�� �3�6%0 �%� �,��,� ��26��6,�,� ��, ��'���,��
�$��! �����1 �3,�, � � "�, ,86,����, ��%0, %"3'3 ��) �,3�=, ��, %��8�� %,�8,���' '�86��%��"3 /�/�2���'��,A �� B � �� B �8 ;@0� ������ ) �%� �,��"�� 8��,%�' 63��, ��%�:��8��% '�% ��, 6��',� ( � '�826�,, �,��" � ,86,����, �,�0%�,� ���:� �3�� ", :%� �%%,�8,��, ��%0, �: B � �� B ��� % "3'3 3, ����* ���%�:��8%0� �%� 3, ��%0, � B � �� B �: % "3'3 ��%�2:��8��% � '�86�,,� �3, "� �66,� ,86,����, ��%0,�3�=, � �, ����=�,� :��3,�� C::���% '�%����,� 6��',��,�"�� �,'�8, '�%��,����, � �C > �D� �8� �3� �8��%� �� ��� E/ :�� -�� �,�� 3�% ��� E/ :�� /�9%� �3, 8��,%�,��%�:��8��% ,86,����,� ;��� �:� (�� (:� ��� �3���� �,���,� ��:,�* �,��" 3� ,86,����,� : �0,%0 ,::,'� ��, ��, �=��,�� )��=, �C ,<,%�� 3, ��%0, % "3'3� :�� ,<�826�,� 6�,'6��% �� '�,,6 � �''���%0�
���
�����
�����
��� � ������� ��� ������ ���� � ��� ����� ��� !��� � !" "��"���#�$������%��&'" �(��)��( �)�)��*)�+�,�*�- �##�� �� )�� �
��F� ��2� *� 3��4���
� �56��)��!7! ���� $�.5++0�' ���� $� 8$��#*5$���1 *����3��4���9 �5 ��54��� $��
�FF� ���� ��: ��� � ���!� 4# !� 8$�� ����� 2� ���!���1.;8 �;� +&�� ����:� � � !� �� <�� ��!!� 2� ��� �����!� �)������ !� !�! $!��� 2� ��= ���� !� 2���� ������� 2� ���� �!��� ��� !�$�5$�������� !�!$�!�� ;��� '� �$��! ����� 2� ���� $$�# ����#��
�3, %,�8,��, ;��%�:��8%0� ,86,����, ��%0, � �� �� �, ����=�,� %� 3�,, 6��� "3 ?����=,�* �::,�,%�,3�=���A���
(: B ��) B ��
6���' ���% % � � 6�,',�%0 3, ��%�:��8��%
�� B ��+ B (:� ��%�:��8� ��,��2%��',� %� �
�: B ��/ B ��
� � 6�����* ��%�:��8,�� ,<,�%�� ��,�� %��',� �,��,%2��% �%� ����%�� ��%�:��8��% �: �,����� ��
�3, �66,� �8 :�� ��%0, � ��+ � �,:%,� �*
�F�� G��� ;��
3, ��%�:��8��%�� ��,��� � �,,�8%,� �* � 8��:,�/������ /��6,��% ,?���% ;@0���� � =��� � � > ��A
����
��G���3��
��;��
�F�� � 3, �66,� �8 �: ��,��,� �66�'���, :�� 6�,���2,���'* 5! �%� 6�,���26���'* 55 ;@0� ���
��$�5$�������� ��!$�!�1 �3,�8� 8,'3�%'�� �,�28,%� ��, �: %,�,� % 3�,, �::,�,% ��6,'�A;� �3�6%0 �: �,82:%�3,� 6����'� ;����%0� "�, ���"2
%0��;� )�H��8,% �: ���� 6��6,�,� � �,��,� =���,��
;� @�%��8,%�� ���* �: 3, ,::,' �: 8'�����'��, �%���', �,:,'� �% 3, 8��, �: 3, 8��,%�' ��%�:��8�2�%���I��
4, ��%0��3 3�2:��8%0 % ��%0, � ;���:��8%0� �%�'��� :��8%0 ;8��:��8%0� % ��%0, � ;@0� �����I��
)��:��8%0 %����',� �,:,'� %� ���,%,� "3'3 ��,��%�:,��,� � 8��,%�, ���%0 ����,?�,% '���%0 �� �� B �: ;@0� ��� /�%�,?�,%�* "���3���,%%0 % ���,%2�, ��� J �� � � ��%�:,��,� %� 8��,%�,A
��� J ��� G �F�� � ��� J ��� G �F�� ;��
(: 3, '3,8'�� '�86���% �: 3, ����* ��*� '�%��%�"���3���,%%0 ��, � �,:,'� % ���,%, "�� �,��', 3,8��,%�, ,86,����, ;@0� �'���7�
�� G�� ;�� I � �� ;�6� G��;�� I / �F�� ;#�
���:��8%0 � �8,� �* 3, %3,�,% ���,%,�� �:%,�8,���' '�86��%������ � �3, ��, 6���' �,:��8���*��,� %� �8��% � 8��, 3�% �6 B ��K� C,:��8��%� �:�6 B ��K �,%�,� 3, ����* �%��%�:��8���,� �3� � ��, ������,� �%� %����'�% �: ��', �,:,'� %� 3, ���'��,�: 8��,%�,� /�%�,?�,%�* % 3� ��, 3, ����* ��,� %�
��� ���� #-.�� �.!� � � � $ ����//�� . �0 1� �� -!�2� � )�,� -!�2� +����� �����/ 3-+�4
���
�����
����
�
�(��)��( �)�)��*)�+�,�*�- �##�� �� )�� � !..25##666���� 7�8� ���$� � ������� ��� ������ ���� � ��� ����� ��� !��� ��$
(a)
(b)
;��� "� ��$�5$�������� !�!$�!�1 �� � �2�$��� ��� 4� $�2�$��� ��� ������
(b) (c)
(a)
microstructure: ausforming
LM
SEM
;��� �� �� �����! �! �2 � �2�$� 4���# ���� &��> �! ? ��5 '�� @/ �����4��� �2�� 4� /�$������ �2 �!�� �!��� � )� �� �� �����!�� �!�!� �� *22�! �2� �2�$��� �� �!��!� ��� $�!���! ��: !$��! �$� &��� �! ?����� � � @/��
�3�" �3�6, 8,8��*� ( 3�� � �, ,826,�,� � �,:��8 3, �263��, �%� �,0�%��%�:��8���* ;@0� #�� �3� "�� ��,6��', � ��+ > ��� E/ ;�,, '3�6,�L4�*� �: � � � �,=,���%M� �%� �,���� � ",��3 �: ��,:�� 8'�����'��,��5�,�,?��, :�� ��� ��2�,�8,%� � 3,6�,�,�=��% �� �,�����% �: 3, �263��, % � ��%�:��8���, '�%��%;@0� ��� �� 3� �3�6, 8,8��* � %� �,2��',��� �&�
�� *$4������ �����1 �3, :%�� �3�6,�"3'3 3, ����* ��"�*� �,8,8�,��� �'�%%,',� "3 3, �263��, ;���,2%,�������� ( 3�� � �, �3�6,� "3�� �����: �,=,����, ��%�:��8���*� �3, �826�,� "�* � �* ���%0 "3 3, �2���'2��,� '��86%0 % � �, "3 3, �,��,��8,%��%�� �%� 3,�%0 ���=, (:� %�3, ,86,����, ��%0, � ��� �3, ������% �� G '�%��� � ��%�:��8,� %�6���' ���% �6 �* �,��<��% �: 3,��,��,� "3'3 ",�, '�,�,� �* '��86%0;@0� 7��
���%0 '�%��%A �� G �, J �6, ;���
�:,� ��� ��%�:��8��%A �� G �, J �6 ;���
:%��� �,��,� �3�6,A �� G �6 ;�'�
5�,�,?��, � 3� 3, 8�,��� "�� ����% 3, ��,��,�"3'3 ��, �,=,��6,� ���%0 3,�%0 � �� > ): ;!?� ���� �,826,����, �%� 8, � �,,�8%,� �* 3, '�,,6 ��, �: 3,�263��,� �3, ��,��
�� G !�;�, J �6,� ;7�
"3'3 3�� �,,% '�,�,� ���%0 3,�%0 �: 3, '��86,� 8�,2��� ;@0�� �%� &� "�� �,��< �%� �� G �6 ;!?� �'� � �,�'3,��C�, � 3, '�,,6 �,���%', �: 3, %,�8,���' -� 3� 6��2',�� � ��3,� ���" �%� %'�86�,,� �� � 3, ���%� "3'3�,��� � 3, �,��,� :%�� �3�6,��3, %�� ��,�� �:,� ��%�:��8��% %� 3, ���,%, � �
�� ;!?� 7�� ( "�� �,��< �* '3�%0%0 ,���' ���%� �, %� 6���2' ���%� �%� �6 G �� � � G �A
��� ���� #-.�� �.!� � � � $ ����//�� . �0 1� �� -!�2� � )�,� -!�2� +����� �����/ 3-+�4
���
�����
�����
��% � ������� ��� ������ ���� � ��� ����� ��� !��� !..25##666���� 7�8� ���$� �(��)��( �)�)��*)�+�,�*�- �##�� �� )�� �
Ni Ti martensite : T < Mf Ni Ti marforming : ε = 41, 4 %
Ni Ti ε = 41, 4 %30'- 200ºC / H2Omarformed plus tempered
Ni Ti ε = 41, 4 %30'- 800ºC / H2Orebatatized
;��� +� �����! �! �2 $�2�$� ��� ��� ����# &��>? �!� ���� �*� $�������� �2 $�2�$��� ��� !$�5����
(a) (b)
;��� &� �� �! �! �� ������ � ��� !�$4���$�! ����� �!�� � � ��!� !���22 ���� !$��! � � +�� @/�� 4� ��2� �!��� �� !� �!��5� �!���5� !$��5! �����$�
� G �� ,<6 ;I!�� ; ��
�3, 8�,���� 6��6,�* � 3, �,��<��% 8, �� 3, ,86,�2���, �,6,%�,%', �: "3'3 � '�%����,� �* �% �'=��%,%,�0* A� (� =���, � '�%����,� �* '�8� �: ����'��%� %3, ��2�,��,� ��, A'�� !=�,%�* � 8�'3 �8���,� :
��,�� �,��<��% ��,� 6��', % � �,:��8,� 8'�����'��,"3'3 �3�"� � '�8�%,� �,'�*�������% �%� ��%�:��8��%�,�'�%� A'� B A'� ;!?� �� ���%0 ,86,�%0�
� G �� ,<6 ;A��� ; ��
�3,�,:��, � :�=������, ��,�%�=, � � %'���, � ��� %�3, 6��',���,� @�� 3� 6��6��, 3, ����* � 8��:��8,�;@0� �� :�� ,<�86�, �* ����%0 �� "�, ���"%0 � �6 G #�K�/�%�,?�,%�* � "���3���,%,�� �� �,%�,�,� ������,�*�%��%�:��8���,� �,�%0 �: 3, '��86,� �6,'8,% �,��� � ��,���� "3'3 � ���6��%0 � 3, :�� �03� �3, ����* ����8,�3, �,��,� �3�6, 8��, 6�,'�,�* � � 8�'3 �3��,� 8,;�,�6,'=,�* ��",� ,86,����,� �� '�86��,� � 3, ��2�,�2�,� ��, ;@0�� #� �%� &��
B�#� �2 � � � �)����1 !=�,%�* ',��% �,�'�%� "3'3�,���, 3, 303 ,86,����, 63��, � ��, �,'�=, :�� 3,��6�* �: 3, �,��<��% 6��',��� @�� 3, ��2�,��,� ��,3� �,=,���% � '�86�,,� � (: � 7� E/� @�� 3, 8��:��8,����%0 '�%��% � ��%�:��8��% ,86,����, % 3, ��%0,�: ���I#�� E/ "�� :��%� �* C�/2�%��*�� ;@0�� #� �%� ���+,",,% 3,�, "� ,<�,8,� 3, :����"%0 �,=,���% �,�'�%���, � �, ,<6,',�� �,6,%�%0 �% ,86,����,� 8,� 3,�%0��,� �%� �8��% �: 8��:��8%0A�� � � � ;:����,����� ��� � ;:���� ��, �%%3��,�� ,::,' �: :�� '*'�,�'� ��� �� ;:���� ��, ��%�:,��,� %� � � 03������ �F� �� �� J �� � ;%�% I��%�:��8���, ���%0 '�%�2
�%�
��� ���� #-.�� �.!� � � � $ ����//�� . �0 1� �� -!�2� � )�,� -!�2� +����� �����/ 3-+�4
���
�����
����
�
�(��)��( �)�)��*)�+�,�*�- �##�� �� )�� � !..25##666���� 7�8� ���$� � ������� ��� ������ ���� � ��� ����� ��� !��� ��&
(a) (b)
;��� �� �� /��$���� �)�� ��� ����$�� �� ���!��� ��� 2���� ����� 4� �#����� ����� �2 !� ��������# �!����! !�! ��� 2���� ����1'0�@��
;��� >� /� � �2 �!��!� � ��� !� ����!���� !$���� ���� &��> �! ? ����
,� �F�� �� J 5� ; �� J 5 � J � � � J 5� � ;����* 6��%, �6�,'6��%�"3 ��� ��A �� � "3'3 '�%�% �,:,'� ;����'��%��N �F�A � ��,%�,�,� �%��%�:��8���, �* 303 �,:,' '�%',%���%;�8��% �:8��:��8%0�N��A �,'�=,�,��N 5A 6�,'6�, 6��'�,�%� �� � ;-#���N�� �%� �A 8'����6�,< ���'��, ;��6,�6���'�(% @0� ,=�,%�* 3, '�%�,?�,%',� �: �,�'�% ) �%� !
��, �3�"%� �3, '����, :����"%0 �,�'�% ! ���� "3 3, %2�� "���3���,%%0� �3, �,=,��, ��%�:��8��% � %� �%�*6�,',�,� �* �,'�=,�* �: �%��%�:��8���, �F�� �� ���� �* 6�,2'6��% ;5�-#��� "3'3 '���,� '�%��,����, 3���,%%0��3, 8�<8�8 ��,%03 � '�%%,',� "3 "3 3, �%�, �:�,:��8��% �: � �* %�'�,��% �%� 0��"3� �3� � � '�82�%,� 63��, ��%�:��8��% 6��� �,'�*�������% �,�'�%� (%��',� % � %����" ,86,����, ��%0, �% ����:%, ;� J ��8'�����'��, "3'3� ,=�,%�*� �,��� � � 303 '�,,6 ��,;��6,�6���'*� ;@0�� # �%� ����) ��� 303,� ,86,�%0 ,86,����,� � 3�8�0,%,���
�2���'��, :��8�� "3'3 � '�%%,',� "3 �,�66,���%', �:��%�:��8���* �%� �3�6, 8,8��*� C,6,%�%0 �% 3, ����*'�86���% 3, �20��% ���'��, 8�* '�%�% � ��6,���� �:6��'�,� "3'3 '�%���� 0��% 0��"3� (: 6��'�,� �����=, ���� 303,� ,86,����,� ��6� 0��% 0��"3 �%� 0��%���%���* ,8���,8,% "�� ���,�=,��
;�)� �4� /�$4���!���� �2 ���!��1 �3, 0��� 3� :��8%0���* �: 3, ;� J �� 8'����6�,< ���'��, � %� '�%'�,%"3 3, ���'��, "3'3 6��=�,� �68�8 �3�6, 8,8��*6��6,�,�� �,'���, �%�* 6�� �: 3, =���8, ;�� � ��%�:��82���, @0��, ��� �3,�,:��, �:,� ,8����8,% 3, ����* 3�� ��, 3,�,� �%� 3, �263��, 3�� ���66,��,�� +� � 6�,�,�=,�% ����:%, 0��% ��, � :,����, %� � �=,�3,� �%� 3,��6,���� �: 6�,'6�, 6��'�,� 3�=, �����=,�� ��3,� ���8,,� �: 3, 6��'�,� % 3, %�%�28,,� ��%0, �3���� �,��6�,� �,'���, %� �%�* �3�6, 8,8��*� �� ���� 303��,%03 � ��,:��� ( 3�� � �, ��,% %� �''��% 3� 3, 6��2'�,� �::,' 3, 8��,%�' ��%�:��8��% % � �8��� "�* �� "�� ��'���,� :�� ���:��8%0 % !?���% #� (% 3� '��,3�",=,� 3, 8��,%�, ,86,����, 8�* 0� ��"% �� �6��3�
� ��, � 3, :�' 3� 6�,'6��% % � '3�%0,� 3, '3,8'��'�86���% �%� '�%�,?�,%�* 3, 8,�����, ,?�����8,86,����, ��
�7�� �3� ,::,' 8�* �, ��,� :� :�� ,<�86�,� :��8,�'�� �66�'��%�� � �,:%,� ��%�:��8��% ,86,����,� �,?��,���3, �,=,��, �,�'�%�� ���%0 :��8 303�* �,:��8,� �%�
3,�,:��, �,:,' 8��,%�,� 3�=, 3����* �,,% ,<6���,� % ��*�,8�' 8�%%,������ �3,* 6��=�, � �,* :�� �68���% �:��) :�� � "�, ��%0, �: �66�'��%��
���)�1 .�$4 �"� "���
���� �� 4���8�%� C�5 ����� !���2�$�!���� �� ����#��
�6�%0,�� +,��% �������� �� 4� C�,�0� � -� �,��%� C� �O'�,�� *������� ��5
��!� �2 ���� $$�# ����#�� +�,�"��3� $�%��% ������� �� @��%�� !� ���%��0,%� D� �!���:�� ���� 0�� ����#� !� ���%��0,%� �� +�P'�%,�� �� ���,%� D� �!���:��
��� ��� ����� !� ���%��0,%���!� ���� *��� ( ����� ">�E">&� 7����7� !� ���%��0,%� D� �!���:�� ����� >&� #��� � !� ���%��0,%� !� ����� D� �!���:�� ����� 0>� ##���&� C� 4���,����!� ���� *��� ( ����� ">�E">&� 7�#���� !� ���%��0,%� � �%,�� ��:!� �!� ����� �7 � �������� !� ���%��0,%��!� ����� ( ����� '�� �# �
��� ���� #-.�� �.!� � � � $ ����//�� . �0 1� �� -!�2� � )�,� -!�2� +����� �����/ 3-+�4
���
�����
�����
��' � ������� ��� ������ ���� � ��� ����� ��� !��� !..25##666���� 7�8� ���$� �(��)��( �)�)��*)�+�,�*�- �##�� �� )�� �
;��� 0� /�$������ �2 !� $�2�$� ��� ��54!�!��� ����$��� ���$�!��1 �� ������:� �!�! ��F� �!�� ��� �= �� ���� $ �� = ��:�
(a)
(b)
;��� �� �� (���#��� �2 !� !$���� ������ *=� 0� �����! �! �� ���$�!��� �;��� +�� 4� .�/5����#��� �2 !���2�$�!���1 ��22 ���� ���!���� )� ��!��� � �� 1 (2 G +�� @/�