О связи ориентации поровых каналов с механическими свойствами пористого сплава с памятью формы NiTi

Е.Н. Япарова, А.Е. Волков, М.Е. Евард ORCID logo показать трудоустройства и электронную почту
Получена 29 апреля 2020; Принята 08 сентября 2020;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Е.Н. Япарова, А.Е. Волков, М.Е. Евард. О связи ориентации поровых каналов с механическими свойствами пористого сплава с памятью формы NiTi. Письма о материалах. 2020. Т.10. №4. С.501-505
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-4-501-505

Аннотация

Функционально-механические свойства пористых сплавов с памятьью формы определяются фазовыми превращениями и особенностями пористой структуры. Результаты моделирования направлены на выяснение влияния этих факторов на поведение пористого NiTi.Деформационное поведение пористых сплавов с памятью формы (СПФ) определяется как особенностями их неоднородной структуры, так и мартенситным превращением. В настоящей работе показаны результаты моделирования, направленные на изучение влияния этих факторов на особенности поведения пористого СПФ. Структуры пористых образцов с разной ориентацией поровых каналов аппроксимированы наборами балок различных конфигураций, а деформацию СПФ, связанную с мартенситными переходами, рассчитывали в рамках макроструктурной модели. Расчеты выполнены для сплошного образца из СПФ, пористых образцов из СПФ с различной ориентацией поровых каналов и таких же пористых образцов, не испытывающих мартенситных переходов. Выполнено моделирование изотермического сжатия образцов при различных температурах, а также их охлаждения и нагрева под постоянным напряжением. Показано, что при сжатии сплошного образца из СПФ, находящегося в мартенситном состоянии, переориентация мартенсита в нем начинается при больших напряжениях, чем в пористых образцах. К тому же, сплошные образцы демонстрируют значительно более высокие значения пределов текучести как в аустенитном, так и в мартенситном состоянии. При одном уровне напряжений пористые образцы из СПФ и из сплава, не испытывающего фазового превращения, с поперечно ориентированными поровыми каналами накапливают большую деформацию, чем образцы с продольной ориентацией поровых каналов. Пористые СПФ накапливают большую деформацию, чем пористые образцы без мартенситных переходов, которая связана с переориентацией мартенсита и псевдоупругостью. Среди рассматриваемых образцов наибольшее значение накопленной при охлаждении под постоянным напряжением деформации наблюдается у пористого СПФ с поперечно ориентированными поровыми каналами.

Ссылки (21)

1. V. I. Itin, V. E. Gyunter, S. A. Shabalovskaya, R. L. C. Sachdev. Mater. Charact. 32, 179 (1994). Crossref
2. R. A. Ayers, S. J. Simske, T. A. Bateman, A. Petkus, R. L. C. Sachdeva, V. E. Gyunter. J Biomed Mater Res. 45 (1), 42 (1999).<42::AID-JBM6>3.0.CO;2-Q. Crossref
3. A. Bansiddhi, T. D. Sargeant, S. I. Stupp, D. C. Dunand. Acta Biomater. 4, 773 (2008). Crossref
4. E. Patoor, D. C. Lagoudas, P. B. Entchev, L. C. Brinson, X. Gao. Mech. Mater. 38 (5-6), 391 (2006). Crossref
5. M. H. Elahinia, M. Hashemi, M. Tabesh. S. B. Bhaduri. Prog. Mater. Sci. 57, 911 (2012). Crossref
6. M. Kaya, N. Orhan, G. Tosun. Curr. Opin. Solid St. M. 14, 21 (2010). Crossref
7. N. Resnina, S. Belyaev, A. Voronkov, R. Badun. Mater. Today: Proc. 4, 4690 (2017). Crossref
8. V. Sepe, F. Auricchio, S. Marfia, E. Sacco. Comput. Mech. 57, 755 (2016). Crossref
9. S. Gur, G. N. Frantziskonis, K. Muralidharan. Comput. Mater. Sci. 152, 28 (2018). Crossref
10. X. Lu, C. Wang, G. Li, Y. Liu, X. Zhu, S. Tu. Int. J. Appl. Mech. 9 (3), 1750038 (2017). Crossref
11. M. Karamooz-Ravari, M. Kadkhodaei, A. Ghaei. J. Mater. Eng. Perform. 24 (10), 4096 (2015). Crossref
12. P. F. Dehaghani, S. H. Ardakani, H. Bayesteh, S. Mohammadi. International Journal of Solids and Structures. 118 - 119, 24 (2017). Crossref
13. B. Y. Li, L. J. Rong, Y. Y. Li, V. E. Gjunter. Acta Mater. 48 (15), 3895 (2000). Crossref
14. N. G. Fomichev, V. E. Gunter, N. V. Kornilov, et al. New technologies in the spine surgery using porous implants with shape memory. Tomsk, STT (2002) 130 p. (in Russian) [Н. Г. Фомичев, В. Э. Гюнтер, Н. В. Корнилов, А. Е. Симонович и др. Новые технологии в хирургии позвоночника с использованием пористых имплантатов с памятью формы. Томск, STT (2002) 130 c.].
15. A. E. Volkov, M. E. Evard, E. N. Iaparova. MATEC Web Conf. 33, 02006 (2015). Crossref
16. A. E. Volkov, M. E. Evard, E. N. Iaparova. Mater. Today: Proc. 4 (3), 4631 (2017). Crossref
17. J. Waimann, K. Hackl, P. Junker. J. Optimiz. Theory App. 184 (1), 98 (2020). Crossref
18. M. Frost, P. Sedlák, L. Kadeřávek, L. Heller, P. Šittner. J. Intell. Mater. Syst. Struct. 27 (14), 1927 (2016). Crossref
19. A. A. Movchan, I. V. Mishustin, S. A. Kazarina. Russ. Metall. 2018 (4), 316 (2018). Crossref
20. G. Scalet, F. Niccoli, C. Garion, P. Chiggiato, C. Maletta, F. Auricchio. Mech. Mater. 136, 103085 (2019). Crossref
21. F. Belyaev, M. Evard, A. Volkov, N. Volkova. Mater. Today: Proc. 2S, 583 (2015). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Российский фонд фундаментальных исследований - 18-31-00461
2. Российский фонд фундаментальных исследований - 18-01-00594