The mechnial properties such as fracture strength, ductility and fatigue strength of Cu shape memory alloy are lower than those of Ti-Ni SMA, because of their high elastic anisotropy and large grain size. And in order to improve the mechanical property of Cu SMA, some techniques such as casting method by addition of refining element, powder metallurgy and rapid solidification process have been studied on the refinement of the grain size of Cu SMA. This study was carried out to refine the grain size of CuAlNi SMA by applying the melt spinning method. According to this study, the conclusions are as follows; - grain size of the melt-spun ribbon was about $1\mum$ - there was not change in grain size, although increasing of hot pressing temperature -grain size of the hot-extruded specimen was about $30-40\mum$, it is more refiner than that of castings
TiNi shape memory alloy(SMA) was fabricated by PLD(plused laser deposition) using equiatomic TiNi target. Composition and crystallization of TiNi thin films which were fabricated in ambient Ar gas(200m Torr)and vacuum($5{\times}10^{-6}\;Torr$) were investigated. Composition of TiNi thin films was characterized by energy-dispersive X-ray spectrometry (EDXS) and crystallization was confirmed by X-ray diffraction (XRD). The composition of films depends on the distance between target and substrate but does not sensitively depend on the substrate temperature. It is found that the composition of films can be easily controlled when substrate is placed inside plume in ambient Ar gas. It is also found that the in situ crystallization temperature ($ca.\;400^{\circ}C$) in ambient Ar gas is lowered in comparison with that of TiNi film prepared under vacuum. The low crystallization temperature in ambient Ar gas makes it possible to prepare the crystalline TiNi thin film without contamination.
Kim, Soon-Kook;Lee, Jun-Hee;Yun, Doo-Pyo;Park, Young-Chul;Lee, Gyu-Chang;Kim, Young-Hee
Journal of Korea Foundry Society
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v.18
no.6
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pp.534-540
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1998
6061Al-matrix composite with TiNi shape memory fiber as reinforcement has been fabricated by Permanent Mold Casting to investigate the mechanical properties of the smart composites. The composites have showed good interface bonding as a result of the analysis of SEM and EDX. The smartness of composite is given due to the shape memory effect of the TiNi fiber which generates compressive residual stresses in the matrix material when heated after being prestrained. The tensile strength of the composites was tested at temperatures between $90^{\circ}C$ and room temperature with increasing amount of pre-strain, and it showed that the tensile strength at $90^{\circ}C$ was higher than that of the room temperature. Especially, the tensile strength of the composite increases with increasing pre-strain. It showed that hardness of matrix was higher than that of common 6061Al alloy.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.12
no.1
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pp.28-31
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2011
Transformation behavior and shape memory characteristics of Ti-(45-x)Ni-5Cu-xCr (x=0.5-2.0) alloys have been investigated by means of electrical resistivity measurements, differential scanning calorimetry, X-ray diffraction and thermal cycling tests under constant load. Two-stage B2-B19-B19' transformation occurred in Ti-(45-x)Ni-5Cu-xCr alloys. The B2-B19 transformation was separated clearly from the B19-B19' transformation in Ti-44.0Ni-5Cu-1.0Cr and Ti-43.5Ni-5Cu-1.5Cr alloys. A temperature range where the B19 martensite exists was expanded with increasing Cr content because decreasing rate of Ms (85 K / % Cr) was larger than that of Ms' (17 K / % Cr). Ti-(45-x)Ni-5Cu-xCr alloys were deformed in plastic manner with a fracture strain of 68% ~ 43% depending on Cr content. Substitution of Cr for Ni improves the critical stress for slip deformation in a Ti-45Ni-5Cu alloy due to solid solution hardening.
The welded specimens were made by butt welding of the 2 wires of 50mm length using the pulsed YAG laser. The laser welded wires were tested for investigating the shape memory effect and the ability of super elasticity. The fatigue properties of the welded wires were investigated using the rotary bending fatigue tester specially designed for wires. Moreover, the effect of defocusing distance during laser welding on the static and fatigue properties was Investigated. The shape memory effect and super elasticity of the laser welded wires were approximately identical with that of base metal at the test temperature below 353K. However, the welded wires were broken within elastic limit at the test temperature above 353k. Under the cyclic bending loading conditions, the welded wires could be useful only below the elastic limit, while the base metal had sufficient fatigue life even the stress induced M-phase region. The fatigue strength of the welded wires was about half of that of the base metal. The deterioration of the static and fatigue properties in the welded wires was proven to be from the large difference of the transformation behavior between the base metal and welded part that is caused by vaporization of Ni-content at the welded part during the welding process. The defocusing distance below 3mm acted more largely on lowering the strength of the welded wires than that of 6mm or 8mm.
Structure of premartensite in $Ti_{50}Ni_{49}Fe_1\;and\;Ti_{50}Ni_{50}$ prepared by self-propagating high temperature synthesis (SHS) method has been investigated by a detailed transmission electron microscopy. $Ti_{50}Ni_{49}Fe_1$ consists of microdomain area and needle type domain area. On the other hand, $Ti_{50}Ni_{50}$ consists of microdomain-free and microdomain area, and needle type domain area. Various types of extra superreflections, such as 1/2<100>, 1/2<110> and 1/4<210> type superreflection have been observed in the selected area electron diffractions from microdomain area. Such extra superreflections are due to transformation from B2 structure to distorted B2 structure or premartensite. The present study shows that incommensurate phase forms as an intermediate phase during martensitic transformation. Particularly, in Fe-free $Ti_{50}Ni_{50}$, two types of matrix phases have been observed, microdomain and microdomain-free area. Types of extra superreflections in $Ti_{50}Ni_{50}$ are different from those in $Ti_{50}Ni_{49}Fe_1$, i.e. 1/7<321> type superreflections have been observed, instead of 1/2<110>, 1/2<100>, 1/4<210> types in $Ti_{50}Ni_{49}Fe_1$.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2009.11a
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pp.39.1-39.1
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2009
NiTi alloy is widely used innumerous biomedical applications (orthodontics, cardiovascular, orthopaedics, etc.) for its distinctive thermomechanical and mechanical properties such as shape memory effect, super elasticity, low elastic modulus and high damping capacity. However, NiTi alloy is still a controversial biomaterial because of its high Ni content which can trigger the risk of allergy and adverse reactions when Ni ion releases into the human body. In order to improve the corrosion resistance of the TiNi alloy and suppress the release of Ni ions, many surface modification techniques have been employed in previous literature such as thermal oxidation, laser surface treatment, sol-gel method, anodic oxidation and electrochemical methods. In this paper, the NiTi was electrochemically etched in various electrolytes to modify surface. The microstructure, element distribution, phase composition and roughness of the surface were investigatedby scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectrometry(EDS), X-ray diffractometry (XRD) and atomic force microscopy (AFM). Systematic controlling of nano and submicron surface features was achieved by altered density of hydro fluidic acid in etchant solution. Nanoscale surface topography, such as, pore density, pore width, pore height, surface roughness and surface tension were extensively analyzed as systematical variables.Importantly, bone forming cell, osteoblast adhesion was increased in high density of hydro fluidic treated surface structures, i.e., in greater nanoscale surface roughness and in high surface areas through increasing pore densities.All results delineate the importance of surface topography parameter (pores) inNiTi to increase the biocompatibility of NiTi in identical chemistry which is crucial factor for determining biomaterials.
Atomizing mode and powder characteristics of CuA1Ni base shape memory alloy in rotating disk atomization were investigated in accordance with disk materials and additional elements. Produced powders were classified into two types of spherical and flake shape. In the case of CuAlNiBTi and CuAlNiZr alloy, high yield rate and fine powder were obtained. This tendency was same when we used oxide coated disks. We concluded that this results were steno from the wetting characteristics change between molten metal and disk surface. Especially, due to the reactive properties of Ti and Zr with ceramic disk, the change of atomizing appearance and powder characteristics were noticeable.
Shape Memory Alloys (SMAs) are unique materials with a paramount potential for various applications in bridges. The novelty of this material lies in its ability to undergo large deformations and return to its undeformed shape through stress removal (superelasticity) or heating (shape memory effect). In particular, Ni-Ti alloys have distinct thermomechanical properties including superelasticity, shape memory effect, and hysteretic damping. SMA along with sensing devices can be effectively used to construct smart Reinforced Concrete (RC) bridges that can detect and repair damage, and adapt to changes in the loading conditions. SMA can also be used to retrofit existing deficient bridges. This includes the use of external post-tensioning, dampers, isolators and/or restrainers. This paper critically examines the fundamental characteristics of SMA and available sensing devices emphasizing the factors that control their properties. Existing SMA models are discussed and the application of one of the models to analyze a bridge pier is presented. SMA applications in the construction of smart bridge structures are discussed. Future trends and methods to achieve smart bridges are also proposed.
형상기억합금(SMA : Shape Memory Alloy)은 일반적인 금속이나 합금에서는 찾아볼 수 없는 형상기억효과(shape memory effect)와 초탄성 (superelasticity) 거동을 보이고 있다. 이러한 특성은 1951년에 금-카드뮴(Au-Cd) 합금에서 처음으로 발견되었으며, 1963년에 미국 해군병기연구소(Naval Ordnance Laboratory)에서 니켈-티타늄 (Ni-Ti) 합금에서 형상기억효과를 발견한 후로 널리 상용화되었다. 니티놀(nitinol)이라고 불려지는 니켈-티타늄 계열의 형상기억합금은 단위 부피당 많은 에너지를 낼 수 있고, 내 부식성(corrosion resistance)과 생화학적 적합성(bio-compatibility)이 뛰어나다. 또한 100,000사이클 이상의 긴 사용수명을 갖기 때문에 작동기(actuator)로서 우수한 특징을 갖는다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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