بررسي فرايند ساخت آلياژ حافظه دار دما بالاي NiTiHf به روش آلياژسازي و ريخته گري در كوره القايي تحت خلأ

Fabrication of NiTiHf High Temperature Shape Memory Alloy by Alloying and Casting in Vacuum Induction Furnace

در سيستم آلياژي پايه NiTi (نايتينول) با افزودن عنصر سوم يا چهارم، دماي استحاله مي تواند افزايش يا كاهش يابدكه باعث توسعه كاربرد اين آلياژها ميگردد. در اين ميان آلياژهاي دما بالاي NiTiHf به دليل دماي استحاله بالا، خواص حافظهداري خوب و قيمت مناسببراي بسياري از كاربردهاي صنعتي در دماي بالا مورد توجه ميباشند. در اين تحقيق به فرايند ساخت و مشخصهيابي آلياژ Ni49Ti36Hf15 پرداخته شده است. بدين منظور نمونه ها يي با استفاده از كوره ي القايي خلأ تحت دو خلأ مختلف 10 (به توان منفي يك) و 10 (به توان منفي چهار) ميليبار آلياژسازي و ريخته گري شدند. پس از همگن سازي در دماي 1000 درجه سانتي گراد ، فرايند نورد گرم در دماي 850 درجه سانتي گراد به منظور بهبود ريزساختار صورت گرفت. بررسيهاي ريزساختاري با ميكروسكوپ نوري، SEM و آناليز فازي EDS و XRD نيز جهت تعيين فازهاي موجود انجام شد. نتايج نشان ميدهد كه ريزساختار آلياژهاي تهيه شده تحت دو خلأ مختلفاز فاز مارتنزيت B19´ اما فازهاي ثانويه متفاو تتشكيل يافته است؛ نمونهي تهيه شده در خلأ 10 (به توان منفي يك) ميلي بار از مارتنزيت B19´ و اكسيد تيتانيم و هافنيم تشكيل شده است. وجود فازهاي ثانويه، خصوصاً فاز اكسيدي ميتواند علاوه بر كاهش شكل پذيري، موجب نزول دماي استحاله نيز بشود. انجام فرايند نورد گرم موجب حذف حفرات موجود در ريزساختار و نيز شكسته شدن و توزيع بهتر فاز ثانويه در نمونه ي حاصل از خلأ بالاتر ميگردد.

By adding ternary or quaternary elements to NiTi alloys, transformation temperatures can be increased or decreased in order to qualify the alloy for a broader range of applications. Due to their high transformation temperatures, good shape memory behavior and price, NiTiHf high temperature alloys proved to be promising for high temperature technical applications. This research deals with fabrication and characterization of the Ni49Ti36Hf15 alloy. The ingots were fabricated by alloying and casting of pure materials in a vacuum induction furnace under two different vacuum conditions of 10-1 and 10-4 mbar. After homogenization at 1000°C, ingots were hot rolled at 850°C in order to ameliorate the microstructure. Microstructural investigations were carried out using optical and scanning electron microscopy, and compositional and phase examinations were carried out by using XRD and EDS analysis. Results demonstrate that the microstructures of the alloys are composed of B19´ martensite, but different second phases. In the sample prepared under the vacuum of 10-1 mbar, second phase was Titanium-Hafnium Oxide. Second phases, especially oxide kinds not only deteriorate ductility but also lessen transformation temperatures. Rolling process at elevated temperature results in the annihilation of voids and breaking as well as better distribution of the second phase in the alloy prepared at higher vacuum condition.