Determination of stress vs. temperature phase diagram of NiTi shape memory alloys with different porosity levels

Konvansiyonel malzemelerle karşılaştırıldığında bir çok ayırt edici özelliğe sahip olan şekil bellek alaşımları son 40-50 yıldır çalışılmakta ve mühendislik uygulamalarında kullanılmaktadır. En çok kullanılan şekil bellek alaşımlarından olan NiTi alaşımları ise yüksek geri kazanılabilen gerinimi, biyo-uygunluğu, ve termomekanik performansı ile Cu-bazlı Fe-bazlı diğer şekil bellek alaşımlarından ayrılarak havacılık, biyomedikal ve diğer ticari uygulamalarda iyi bir yer edinmiştir. Bu özelliklerin yanında, gözenekli NiTi alaşımları ise düşük yoğunlukta yüksek mukavemet, gaz geçirebilirliği ve kemiğe yakın elastik modülüsü ile daha yüksek biyomekanik uygunluğa sahiptir. Bu ileri özelliklerine ragmen, gözenekli NiTi alaşımlarının termomekanik davranışları henüz çok iyi bilinmemektedir. Bu çalışmada, farklı gözenek oranlarına (%10, %20, %30 ve %40 gözenekli) sahip NiTi alaşımlarının gerilim-sıcaklık faz diagramları ve super-elastik davranışları mikroyapısal, termal ve mekanik karakterizasyon testleri kullanılarak belirlenmiştir. 10 mm çapa sahip olan gözenekli numuneler NiTi ve Mg tozlarının hidrolik pres ile sıkıştırılması ve konvansiyonel sinterleme yöntemleri ile üretilmiştir. Numunelerdeki gözenekli yapı magnezyum boşluk tutucu yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Mikroyapısal karakterizasyon testleri (optic mikroskop) ile numunelerin gerçek gözenek oranları ve yapıları teyit edilmiştir. Gözenekli numunelerin termal karakterizasyonu ise diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) analizi ile faz değişim sıcaklıklarının (Ms, Mf, As ve Af) belirlenmesi yardımı ile yapılmıştır. Süper-elastik karakterizasyonu ise farklı sıcaklıklarda (%3 sabit gerinime kadar yüklenmesi Ms+15°C sıcaklıktan başlanarak her testte numune sıcaklığını 30°C artırılması ile) gerçekleştirilmiş olan basma testlerinde Md sıcaklığının (gerilim sebepli martensit fazing görüldüğü en yüksek sıcaklık) belirlenmesi ile yapılmıştır. Bu prosedürlerden sonra, farklı gözenek oranlarına sahip Ni-zengin NiTi alaşımlarının faz diagramları, yeni mühendislik uygulamaları için akma mukavemetinin sıcaklık ile yükseldiği sıcaklık aralığını (Ms ve Md arasında) belirlemek için oluşturulmuştur.