Hakan GÖKMEŞE, Hakan Burak KARADAĞ, Naci Arda TANIŞ

Toz Metalurjisi ile Üretilen Şekil Hafızalı NiTi Alaşımlarında Nb Parçacık İlavesinin Mikroyapı ve Sertlik Üzerine Etkisi

Bu çalışmada, toz metalürjisi yöntemi kullanılarak NiTi esaslı şekil bellekli alaşımı üzerinde Nb alaşım elementinin etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla NiTi tozlarına ağırlıkça %1, 2 ve 4 takviye oranında Nb tozları ilave edilerek, toz karışımları hazırlanmıştır. Hazırlanan NiTi-Nb toz karışımları, gezegen (planetary) tipi öğütme cihazında 1 saat süreyle karıştırılmıştır. Toz karıştırma işlemini takiben NiTi ve NiTi-Nb toz karışımları çift etkili presleme cihazı kullanılarak, 1000MPa’da presleme işlemine tabii tutulmuştur. Presleme işlemi sonrası deney numuneleri argon atmosferi altında, 1180°C sıcaklıkta 1 saat sinterlenmiştir. Toz malzeme ve sinterlenen deney numunelerinin mikro yapı ve faz dönüşümlerinin tespit edilmesi amacıyla, X-ışını kırınım yöntemi (XRD), element dağılım spektrometresi (EDS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) çalışmalarda kullanılmıştır. NiTi ve NiTi-Nb deney numunelerinin sertliği, Vickers (HV0.5) mikro sertlik ölçüm yöntemi kullanılarak tespit edilmiştir. Nb takviye oranın artışıyla NiTi alaşımı yoğunluk ve sertlik değerinde artış meydana geldiği belirlenmiştir.Anahtar kelimeler: NiTi, Nb, toz metalürjisi, mikro yapı, sertlik.

Effect on Microstructure and Hardness of Nb Particle Addition in NiTi Shape Memory Alloys Produced by Powder Metallurgy

In this study, the effects of Nb alloy element on NiTi based shape memory alloy were investigated by using powder metallurgy method. For this purpose, powder mixtures were prepared by adding Nb powders at the ratio of 1, 2 and 4% by weight to NiTi powders. The NiTi-Nb powder mixes prepared were mechanically ground for 1 hour in a planetary grinding device. After mechanical grinding process, NiTi and NiTi-Nb powder mixtures were compressed under 1000MPa pressure by using double action pressing device and afterwards, the test samples were sintered under an argon atmosphere at 1050 °C for 1 hour. X-ray diffraction (XRD), elemental distribution spectrometry (EDS) and scanning electron microscope (SEM) were used to determine microstructure and phase transformations of powder materials and sintered test samples. The hardness of the NiTi and NiTi-Nb test samples were determined using the Vickers (HV0.5) micro hardness measurement method. An increase in density and hardness of NiTi alloy with the increase of Nb additive ratio was determined.Keywords: NiTi, Nb, powder metallurgy, microstructure, hardness.

PDF

___

[1] Gökmeşe H., Bostan B. 2013. Improvements of dry sliding wear behaviour and mechanical properties in 2014 Al alloy by age-hardening. Sci Res Essays, 8 (45): 2227-2234.
[2] Gokmese H., Ozdemir M., Bostan B. 2015. The Characterization and Production by Gas Atomization Method of Pre-alloyed AA 2014 Powder Metal Aluminum. Int J Sci Technol Res., 1 (1): 2422-8702.
[3] Gökmeşe H., Tanış A., Bostan B. 2018. Effect of Cu addition on microstructure and mechanical properties of NiTi based shape memory alloy. International Advanced Researches and Engineering Journal, 2 (1): 20-26.
[4] Çakmak Ö., Kaya M. 2017. Akıllı Malzeme Şekil Hafızalı Alaşımların Termodinamiği. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6 (2): 541-555.
[5] Toptaş E., Akkuş N. 2007. Teknolojik araştırmalar: MTED 2007 (4) 15-22. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 4 (4): 15-22.
[6] Canbay C.A., Özkul İ. 2018. Yaşlandırma Süresinin TiNi Şekil Hafızalı Alaşımında Termodinamik Parametreler ve Yapısal Özellikler Üzerine Etkisinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilim Dergisi, 30 (2): 313-318.
[7] Li D.S., Zhang Y.P., Eggeler G., Zhang X.P. 2009. High porosity and high-strength porous NiTi shape memory alloys with controllable pore characteristics. J Alloys Compd., 470 (1-2): 5-9.
[8] Kaya M., Orhan N., Somunkiran İ. 2008. Effect of porosity on compressive strength of porous NiTi alloy fabricated by powder metallurgy. J Fac Eng Arch Gazi Univ., 23 (4): 931-936.
[9] Luo J., Bobanga J.O., Lewandowski J.J. 2017. Microstructural heterogeneity and texture of asreceived, vacuum arc-cast, extruded, and re-extruded NiTi shape memory alloy. J Alloys Compd., 712: 494-509.
[10] Shihab S.A., Salman K.D., Saud L.J. 2020. Studying Wear Behavior of Ni-Ti- Ag Shape Memory Alloy Synthesized by P/T, 38 (6): 846-853.
[11] Ternik P., Rudolf R. 2016. Numerical analysis of continuous casting of niti shape memory alloy. Int J Simul Model., 15 (3): 522-531.
[12] Zhu S.L., Yang X.J., Hu F., Deng S.H., Cui Z.D. 2004. Processing of porous TiNi shape memory alloy from elemental powders by Ar-sintering. Mater Lett., 58 (19): 2369-2373.
[13] Li B.Y., Rong L.J., Li Y.Y. 1998. Anisotropy of dimensional change and its corresponding improvement by addition of TiH2 during elemental powder sintering of porous NiTi alloy. Mater Sci Eng A, 255 (1-2): 70-74.
[14] Sharma N., Jangra K.K., Raj T. 2018. Fabrication of NiTi alloy: A review. Proc Inst Mech Eng Part L J Mater Des Appl., 232 (3): 250-269.
[15] Fan Q.C., Zhang Y., Zhang Y.H, Wang Y.Y., Yan E.H., Huang S.K., Wen Y.H. 2019. Influence of Ni/Ti ratio and Nb addition on martensite transformation behavior of NiTiNb alloys. J Alloys Compd., 790 (April): 1167-1176.
[16] Wang L., Xie L., Zhang L.C., Chen L., Ding Z., Lv Y., Zhang W., Lu W., Zhang D. 2018. Microstructure evolution and superelasticity of layer-like NiTiNb porous metal prepared by eutectic reaction. Acta Mater., 143 (November): 214-226.
[17] Chen Y., Jiang H., Rong L., Xiao L., Zhao X. 2011. Mechanical behavior in NiTiNb shape memory alloys with low Nb content. Intermetallics, 19 (2): 217-220.
[18] Tosun G., Kılıç M., Özler L., Tosun N. 2018. Characterization of a porous nickel-titanium alloy produced with self-propagating high-temperature synthesis. Materiali in tehnologije/Materials and technology, 52 (4): 435-442.
[19] Yin H., Ma G., Fan Q., Wang Y., Huang S., Yi Y. 2019. Thermal-induced phase transformation behavior of NiTiNb hypoeutectic, eutectic, and hypereutectic alloys. Metals (Basel), 9 (2): 214.
[20] Cronemberger M.E.R., Menezes V.H.F., Silva R da, Santos I.G.R., Sordi V.L., Kuri S.E., Rovere C.A.D., 2019. Effect of Nb Content in the Microstructural and Thermal Characteristics of NiTiNb Shape Memory Alloys. Mater Res., 22 (suppl 1): 1-7.
[21] Liu S., Han S., Wang L., Liu J., Tang H. 2019. Effects of Nb on the Microstructure and Compressive Properties of an As-Cast Ni44Ti44Nb12 Eutectic Alloy. Materials (Basel), 12 (24): 1-9.
[22] Kılıç M., Yenigün B., Serkan B., Balalan Z., Kırık İ. 2019. Effect of Cu addition on porous NiTi SMAs produced by self-propagating high-temperature synthesis. Mechanical Testing, 61 (12): 1140-1144