Cấu trúc vi mô và tính chất siêu đàn hồi của vật liệu Nitinol xốp tổng hợp bằng phương pháp phản ứng SHS

Bài báo trình bày một số kết quả nghiên cứu tổng hợp vật liệu siêu đàn hồi nitinol xốp bằng phương pháp phản ứng SHS và tính chất siêu đàn hồi của hệ vật liệu này…

Microstructure and super-elastic behavior of porous nitinol material synthetized by SHS method

HỒ KÝ THANH^1,2,a, TRẨN VĂN DŨNG², NGUYÊN ĐẶNG THỦY²

¹ Khoa Cơ khí, Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên; ² Viện Khoa học và kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

ahkythanh@tnut.edu.vn

Ngày nhận bài: 5/4/2013, Ngày duyệt đăng: 25/5/2014

TÓM TẮT

Bài báo trình bày một số kết quả nghiên cứu tổng hợp vật liệu siêu đàn hồi nitinol xốp bằng phương pháp phản ứng SHS và tính chất siêu đàn hồi của hệ vật liệu này. Để nhận được pha cân bằng nguyên tử NiTi, vật liệu nitinol xốp được tổng hợp từ hỗn hợp bột Ni và Ti (độ tinh khiết 99,9 %) theo tỷ lệ nguyên tử 50 % Ni—50 % Ti ở điều kiện Tp = (250÷300) (C, Tig = 2000 °c trong môi trường khí Ar. ảnh hiển vi điện tử quét cho thấy vật liệu nitinol có tổ chức xốp phân bố tương đối đồng đều, tổng độ xốp lớn, tỷ lệ lỗ xốp hở cao. Mẫu vật liệu nitinol xốp sau đó được xử lý nhiệt trong lò điện trở có khí Ar bảo vệ ỏ nhiệt độ (500÷550) °C, thời gian (4÷5) h. Kết quả thử nén chu kỳ cho thấy, đường cong ứng suất-biến dạng của vật lịệu xuất hiện điểm gấp khúc chuyển biến pha, từ pha NiTi-B2 Austenit (pha gốc) thành pha NiTi-B19’ Mactenxit (pha sản phẩm). Vật liệu nitinol xốp có khả năng biến dạng đến 4,0 % (độ xốp 55 %) mà vẫn hồi phục được hình dạng, giới hạn bền đạt được khoảng 230 MPa (độ xổp 50 %).

Từ khóa: nitinol xốp, biến dạng, siêu đàn hồi, nhiễu xạ rơnghen, nhiệt lượng kế vi sai.

ABSTRACT

This paper presents some results of synthesizing porous nitinol super-elastic material by SHS reaction and its super-elastic behavior. To receive an equiatomic NiTi phase, porous nitinol was synthesized from mixture of pure Ni and Ti powders (99,9%) with atom ratio of 50 % Ni—50 % Ti, at Tp = (250÷300) (C and Tig = 2000 °C in Ar gas atmosphere. SEM results showed that nitinol had a quite homogeneous porous microstructure, a large number of porosity and high opened-pore density. Then the material was heat-treated in resistance furnace at (500÷550) °C, for (4÷5) h in an Ar gas atmosphere. The cyclic compression tests showed a transition point appeared on the stress—strain curves corresponding to the phase transformation of NiTi phase, from cubic lattice B2 (parent phase) to monoclinic lattice B19’ (product phase). 55 % – porous nitinol was deformable to 4,0 %, and 50 % – porous nitinol had a tensile strength about 230MPa.