Uniwersytet Śląski w Katowicach

Szanowni Państwo,

zapraszamy na seminarium naukowe

Instytutu Inżynierii Materiałowej Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach

które odbędzie się

we wtorek, 25 czerwca 2024 o godz. 12⁰⁰

w auli P/0/05
(Kampus Chorzów, 75 Pułku Piechoty 1a)

Wykład nt.

„Hybrydowy kompozyt Ni50Ti50/Ti50Ni25Cu25 wykazujący właściwości pamięci kształtu”

wygłosi

mgr inż. Piotr Salwa

Seminarium dotyczyło będzie tematyki rozprawy doktorskiej

Promotor: dr hab. Tomasz Goryczka, prof. UŚ

Promotor pomocniczy: dr Maciej Zubko, prof. UŚ

Streszczenie:

Stopy NiTi przynależące do grupy klasycznych stopów wykazujących efekt pamięci kształtu są najczęściej stosowanymi stopami w praktycznych zastosowaniach technicznych oraz medycznych. Przebieg, stojącej u podstaw zjawisk pamięci kształtu, odwracalnej przemiany martenzytycznej może być
modyfikowany za pomocą zmiany składu chemicznego i/lub struktury. Dodatki stopowe takie jak Fe, Mo, Al, Au, Zr, Hf, Pt, Pd zmieniają nie tylko jej zakres temperaturowy, ale mogą wpływać na jej wielostopniowy przebieg. Podobne efekty, chociaż w niewielkim zakresie temperaturowym można uzyskać poprzez zastosowanie obróbki cieplno-mechanicznej. W przypadku dwuskładnikowego stopu niewielki stopień deformacji w połączeniu z niskotemperaturowym wygrzewaniem prowadzi do uzyskania dwustopniowego przebiegu przemiany martenzytycznej poprzez dodatkowo tworzoną fazę R. Wówczas sekwencja przemiany zmienia się z B2-B19′ na B2-R-B19′. Jednakże efekt ten ma swoje ograniczenia – maksymalna temperatura Af nie jest wyższa niż 30 – 35ºC.

Innym sposobem na uzyskanie dwustopniowego przebiegu przemiany martenzytycznej jest zmiana składu chemicznego i wprowadzenie trzeciego pierwiastka stopowego w zamian za nikiel np.: Al, Fe lub Co. Dodatek ww. pierwiastków prowadzi do obniżenia temperatur charakterystycznych przemiany
martenzytycznej – temperatura Af nie jest wyższa niż około 0-5ºC. Z kolei dodatek miedzi w ilości około 5-7% at. zmienia sekwencję przemiany na dwustopniową. Jednakże w tym przypadku przemiana zachodzi poprzez tworzenie się dodatkowego martenzytu o sieci rombowej (B19) i ma charakter podobny do przebiegu dwuskładnikowego stopu NiTi obrabianego cieplno-mechanicznie. Zwiększenie udziału miedzi w stopie do 25%at. prowadzi ponownie do przebiegu jednostopniowego. W tym wypadku faza macierzysta ulega odwracalnej przemianie B2-B19 – bez udziału martenzytu o sieci jednoskośnej. Ponadto temperaturowy zakres tej przemiany jest relatywnie wąski i występuje pomiędzy 50 a 70ºC.

Pomysłem na uzyskanie dwustopniowego przebiegu przemiany martenzytycznej w zakresie 40 – 100ºC było stworzenie stopu hybrydowego łączącego cechy jednostopniowej przemiany martenzytycznej występującej w dwuskładnikowym stopie NiTi o składzie zbliżonym do równoatomowego z trójskładnikowym stopem Ti₅₀Ni₂₅Cu₂₅. Do tego celu zastosowano metodę wysokoenergetycznego mielenia. Dobór parametrów mechanicznej syntezy umożliwił wytworzenie stopów Ti₅₀Ni₅₀ oraz Ti₅₀Ni₂₅Cu₂₅ w stanie amorficznym i/lub nanokrystalicznym. W procesie mielenia kontrolowana była wielkości ziarna, skład chemiczny oraz fazowy. Jednym z warunków wystąpienia przemiany martenzytycznej jest stan krystaliczny stopu. Stąd dobrano parametry obróbki cieplnej prowadzące do krystalizacji oraz spiekania. W efekcie uzyskano oba stopy, w których występowała odwracalna przemiana martenzytyczna.
Połączenie proszków obu stopów w stosunku wagowym 1:1 na drodze spiekania umożliwiło uzyskanie kompozytu hybrydowego, w którym wystąpiła dwustopniowa odwracalna przemiana martenzytyczna w oczekiwanym zakresie temperatur spełniając warunek wystąpienia zjawisk pamięci kształtu