Víceúrovňová lokalizace deformace při termomechanické únavě slitin s tvarovou pamětí NiTi
Multiscale Strain Location in Thermomechanical Fatigue of NiTi Shape Memory Alloys
Type of document
disertační prácedoctoral thesis
Author
Lukáš Kadeřávek
Supervisor
Haušild Petr
Opponent
Vodárek Vlastimil
Field of study
Fyzikální inženýrstvíStudy program
Aplikace přírodních vědInstitutions assigning rank
katedra materiálůDefended
2023-06-21Rights
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Show full item recordAbstract
Komerčně vyráběné polykrystalické slitiny s tvarovou pamětí NiTi vykazují deformaci o několik procent (~5 %) v důsledku napětím indukované martenzitické transformace (z kubické do monoklinické mřížky), která je vratná při cyklickém termomechanickém zatěžování. Vzniká tak funkční chování napětí-deformace-teplota, které lze využít pro inženýrské a lékařské aplikace. Za předpokladu, že dochází pouze k elastické deformaci a k deformačně/transformačním procesům odvozených od martenzitické transformace, jsou napěťově-deformačně-teplotní odezvy slitin s tvarovou pamětí zcela vratné v rámci termomechanického cyklování pro velmi velký počet cyklů srovnatelný pouze s elastickou deformací. Ve skutečnosti tomu tak není, protože plastická deformace doprovází martenzitickou transformaci probíhající pod napětím a způsobuje cyklickou nestabilitu napěťově-deformačně-teplotní odezvy, akumulaci poškození, nukleaci a růst únavových trhlin a finálně lom po relativně malém počtu cyklů v tahu i v případě relativně malé střední deformace a amplitudy deformace. Jedinečnou vlastností slitin s tvarovou pamětí na bázi NiTi, která dále zhoršuje únavové vlastnosti, je tendence tohoto materiálu k lokalizované deformaci. Commercial polycrystalline NiTi shape memory alloys (SMAs) displays reversible strain of several percent (~5%) due to stress-induced cubic to monoclinic martensitic transformation, which is recoverable in cyclic thermomechanical loads. This gives rise to functional stress-strain-temperature behaviors, which are already utilized in engineering and medical applications. Assuming that only elastic deformation and deformation/transformation processes derived from martensitic transformation take place, stress-strain-temperature responses of SMAs are completely reversible in closed-loop thermomechanical cycles for the very large number of cycles comparable to elastic deformation only. In reality, this is not the case, since plastic deformation accompanies martensitic transformation proceeding under stress and causes cyclic instability of stress-strain-temperature responses, accumulation of damage (plastic deformation), nucleation, and growth of cracks and fatigue failure after a relatively low number of cycles in tension even in case of a relatively small mean strain and strain amplitude. A unique feature of NiTi SMAs, which further deteriorates fatigue performance, is the tendency of this material to localized deformation.
Collections
- Disertační práce - 14000 [251]