عنوان پایان‌نامه
اثر ریز ساختار نایتیمول بر رفتار تریبولوژیکی آن
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40269;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 730
- تاریخ دفاع
- ۲۶ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- مرتضی عابدینی اکار زواره
- استاد راهنما
- حمیدرضا قاسمی منفردراد
- چکیده
- چکیده رفتار تریبولوژیکی آلیاژ نایتینول تحت بارها و دماهای سایش مختلف مورد بررسی قرار گرفت. آلیاژ NiTi با ترکیب Ti-50.3 at% Ni در کوره ذوب خلا القایی ((VIM ریخته¬گری شد، و سپس تحت عملیات کارگرم، آنیل انحلالی و پیرسازی قرار گرفت. به منظور تعیین دماهای استحاله، آزمایش DSC انجام شد. رفتار سودوالاستیسیته و حافظه¬داری آلیاژ، با انجام آزمایش¬های خمش سه نقطه‌ای در دماهای مختلف بررسی شد. آزمایش‌های سایش پین بر روی دیسک با استفاده از NiTi به عنوان دیسک و فولاد بلبرینگ 52100 و کاربید تنگستن (WC) به عنوان پین ساینده انجام شد. نتایج آزمایش های سایش NiTi در برابر پین فولادی در دمای محیط نشان داد که با افزایش بار اعمالی سایش آلیاژ کاهش می یابد، در حالی¬که سایش NiTi در برابر WC با افزایش نیرو افزایش یافت. همچنین با افزایش دمای سایش از °C25 به °C50 و °C200، سایش NiTi در برابر پین فولادی کاهش و در برابر پین WC افزایش نشان داد. بررسی¬های سطوح سایش، حاکی از تشکیل یک لایه تریبولوژیکی غنی از آهن در سطح سایش NiTi در برابر پین فولادی بود، در حالیکه در سطح سایش NiTi در برابر WC این لایه¬ها مشاهده نشد. تشکیل این لایه¬ها می¬تواند دلیل اصلی کاهش سایش NiTi در برابر پین فولادی با افزایش نیرو و افزایش دمای سایش باشد. به منظور بررسی اثر سودوالاستیسیته بر سایش، آزمایش¬های سایش تحت تنش¬های پایین و در دماهای بین صفر تا °C80 در محیط آب انجام شد. با افزایش دما از صفر تا °C50 سایش NiTi کاهش یافت. این کاهش در سایش را می¬توان به سودوالاستیسته بیشتر آلیاژ در دمای °C50 و همچنین خواص مکانیکی ضعیف فاز مارتنزیت در مقایسه با آستنیت نسبت داد. با افزایش بیشتر دما تا °C80 مقدار سایش کاهش بیشتری یافت که به کارسختی بالاتر و تنش شکست بیشتر نمونه در این دما نسبت داده شد. در نهایت اندازه‌گیری پروفیل سطح شیار سایشی NiTi مارتنزیتی نشان داد که با حرارت دادن نمونه سایش یافته تا دماهای بالاتر از دمای پایان استحاله آستنیتی و وقوع پدیده حافظه¬داری، می توان تا 28% از مساحت شیار سایش را بازیابی کرد.
- Abstract
- Tribological behavior of Nitinol was investigated under various normal loads at different testing temperatures. A NiTi alloy with composition of Ti-50.3 at% Ni was prepared in VIM, followed by forging, solution annealing and aging treatments. The phase transformation temperatures were measured by differential scanning calorimetry (DSC). Pseudoelasticity and shape memory effects were characterized by three point bending tests at different temperatures. The wear tests were performed on a pin-on-disk tribometer using NiTi disks against both 52100 bearing steel and tungsten carbide (WC) pins. The room temperature wear results showed that with increasing the normal load the wear of NiTi alloy against steel pin was decreased, whereas, the wear of the alloy was increased against WC pin. The results showed that increasing the wear testing temperature from 25°C to 50°C and 200°C decreased the wear of NiTi alloy against steel, however, a reversed trend was observed for the wear of NiTi alloy against WC. Characterization of worn surfaces showed that iron rich tribological layers was formed on the wear surface of NiTi against steel, whereas, these layers was not observed for the NiTi/WC contact. The formation of these tribological layers could be the main reason for reduction of wear rate of NiTi/steel contact at high normal loads and high wear testing temperatures. The wear tests were also performed at wear testing temperatures of 0°C to 80°C in water media to characterize the effect of pseudoelasticity on the wear behavior of the alloy. The results showed that increasing the wear testing temperature from 0°C to 50°C decreased the wear of NiTi. This could be attributed to the higher pseudoelasticity of NiTi at 50°C as well as the lower mechanical properties of the martensite phase at lower testing temperatures. At higher wear temperature of 80°C the wear of NiTi was further decreased, which was attributed to the higher work hardening and higher fracture strength of alloy at this temperature. Finally, the surface profiles measurement of the wear track showed that upon heating the worn samples to a temperature above austenitic transformation finish temperature (Af) about 28% of wear track area could be recovered due to the shape memory effect.
