Fabrication of shape memory alloys using the plasma skull push–pull process

Araújo, Carlos José de; Gomes, A.A.C.; Silva, J.A.; Cavalcanti, A.J.T.; Reis, Rômulo Pierre Batista dos; Gonzalez, Cézar Henrique

doi:10.1016/j.jmatprotec.2008.08.025

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“…Os elementos selecionados (Ni e Ti) foram fundidos em uma máquina de fusão a plasma Discovery All Metals, da EDG Equipamentos e Controles (São Carlos, Brasil) pelo processo denominado de Plasma Skull Push-Pull (PSPP). Esse processo foi validado por De Araújo et al (2009) [9] para fabricação de diversas composições de LMF dos sistemas Ni-Ti e Cu-Al [9]. As LMF são fundidas sobre um cadinho de cobre não refrigerado usando uma tocha rotativa de arco de plasma, levando a obtenção de um semiproduto no formato de botão com massa da ordem de 25 gramas.…”

Section: Fabricação Das Lmfunclassified

Avaliação Técnica Do Processo De Fundição De Precisão Para Fabricação De Atuadores De Ligas Com Memória De Forma

Simões¹,

Araújor²

2018

ABM Proceedings

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ResumoAs ligas com memória de forma (LMF) apresentam características funcionais de recuperação de deformações plásticas aparentes e mudança de suas propriedades mecânicas quando submetidas a variações de temperatura, proporcionando um crescente interesse para aplicações de engenharia e originando uma nova maneira de projetar sistemas mecânicos. Nesse contexto, é importante desenvolver novos métodos de fabricação de componentes e dispositivos a partir de LMF. Infelizmente essa fabricação pode ser ainda extremamente complexa e dispendiosa, principalmente para LMF do sistema Níquel-Titânio (Ni-Ti). No final do século XX, a fundição de precisão se tornou uma alternativa eficaz para a conformação de componentes de titânio e suas ligas em aplicações de alta tecnologia. Entretanto, não existem informações da utilização desse processo para fabricação de componentes mecânicos de LMF. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o processo de fundição de precisão para o desenvolvimento de novos, produtos principalmente miniatuadores ativos de LMF Ni-Ti. Para isso, foi realizada a fabricação de diferentes formatos de miniatuadores de LMF Ni-Ti (de composição nominal em peso de 54,9Ni-45,1Ti) pelo processo de fundição de precisão com molde sólido, e ainda sua caracterização térmica e por ensaios não destrutivos. Foram obtidos quatro miniatuadores distintos, nos formatos de minitubo duplo, arruela Belleville, mola e parafuso, com bom acabamento superficial. A presença da transformação de fase característica das LMF foi avaliada por técnicas de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e resistência elétrica em função da temperatura (RET) nos quatros tipos de miniatuadores. As técnicas não destrutivas de raios X e tomografia computadorizada foram empregadas para avaliar a qualidade dos miniatuadores produzidos, sendo importantes na detecção da presença de defeitos de processo. Ficou evidente a eficiência do novo processo proposto, porém ainda se faz necessário mais investigações principalmente com relação ao comportamento termomecânico dos miniatuadores obtidos por esse processo. Palavras-chave: Ligas com memória de forma; Fundição de precisão; Atuadores de LMF; Ligas de NiTi. TECHNICAL EVALUATION OF THE INVESTMENT CASTING PROCESS TO MANUFACTURING SHAPE MEMORY ALLOY ACTUATORS AbstractShape memory alloys (SMA) present functional characteristics of recovering apparent plastic strains and change of mechanical properties when subjected to temperature variations, providing an increasing interest for engineering applications and creating a new way of designing mechanical systems. In this context, it is important to develop new methods of manufacturing mechanical components and devices from SMA. Unfortunately, this production may be even extremely complex and expensive, especially for the NickelTitanium (Ni-Ti) SMA system. At the end of the 20th century, investment casting has become an effective alternative to forming titanium components for high-tech applications. However, there are not reports on the use of this process for the...

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Section: Fabricação Das Lmfunclassified

Avaliação Técnica Do Processo De Fundição De Precisão Para Fabricação De Atuadores De Ligas Com Memória De Forma

Simões¹,

Araújor²

2018

ABM Proceedings

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“…As duas primeiras foram produzidas pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), estado da Paraíba, Brasil, no Laboratório Multidisciplinar de Materiais e Estruturas Ativas (LaMMEA). As ligas foram fabricadas pela técnica de fusão ao ar em forno de indução, refundidas a plasma e moldadas por injeção num molde metálico [5]. A terceira foi produzida na Universidade Técnica de São Petersburgo (Rússia).…”

Section: Descrição Das Ligas Em Estudounclassified

PROPRIEDADES E ESTRUTURA DE LIGAS MONO E POLICRISTALINA Cu-Al-Ni E POLICRISTALINA Cu-Al-Ni-Mn-Ti TERMICAMENTE TRATADAS

Lima¹,

Matlakhova²,

Araújo³

2017

Anais Do Congresso Anual Da ABM

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ResumoAs ligas do sistema Cu-Al-Ni sofrem Transformações Martensíticas Reversíveis (TMR) e podem apresentar Efeitos Não Elásticos, incluindo o Efeito de Memória de Forma (EMF). Elas podem ser utilizadas nas diversas áreas e são promissoras para substituir ligas do sistema Ni-Ti. Neste trabalho foram estudadas três ligas distintas: monocristalina e policristalina Cu-Al-Ni e policristalina Cu-Al-Ni-Mn-Ti, dando atenção a análise da estrutura e comportamento mecânico, em seu estado inicial e após tratamento de betatização. Nas três ligas foram identificadas as fases martensitas β1 e 1e as fases R e β1. A liga Cu-Al-Ni-Mn-Ti ainda apresentou o composto Cu2AlTi. Durante a deformação, as três ligas sofreram TMR, induzidas por tensão, com reorientação das fases envolvidas. O tratamento de betatização aumentou a plasticidade, sendo mais notável na liga policristalina Cu-Al-Ni. A liga Cu-Al-Ni-Mn-Ti se mostrou como a mais frágil, sofrendo a fratura antes de alcançar 10% de deformação. A liga monocristalina se mostrou a mais promissora para realizar EMF, revelando maior deformação armazenada no patamar de pseudoescoamento. Palavras-chave: Transformações Martensíticas reversíveis; Ligas Cu-Al-Ni e Cu-AlNi-Mn-Ti; Efeitos não elásticos; Efeito de memória de forma. PROPERTIES AND STRUCTURE OF MONO AND POLICRYSTALLINE CU-AL-NI AND POLICRYSTALLINE CU-AL-NI-MN-TI ALLOYS AFTER HEAT TREATMENT AbstractThe alloys of Cu-Al-Ni system suffer Reversible Martensitic Transformations (RMT) and can present Non Elastic Effects, including Shape Memory Effect (SME). They can be utilized in different technical fields and are promising to replace TiNi alloys. The aim of the work was to study the structure and mechanical behavior of tree different alloys: monocrystalline and polycrystalline Cu-Al-Ni and polycrystalline CuAl-Ni-Mn-Ti, in initial state and after betatization heat treatment. Phase analysis determined martensites β1 and 1, R and β1 phases. The Cu-Al-Ni-Mn-Ti alloy also presented compound Cu2AlTi. During deformation, alloys suffered RMT induced by stress, and phase reorientation. The heat treatment raised the alloys plasticity, being most remarkable for the polycrystalline Cu-Al-Ni. More fragile Cu-Al-Ni-Mn-Ti alloy suffered cracking before 10%. The monocrystalline alloy proved as most promised for SME, revealing greater deformation in pseudo-yield plateau.

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“…Após a fusão, a liga é injetada automaticamente em uma coquilha de alumínio, obtendo a forma de barra. Esse processo foi validado recentemente por De Araújo et al [5] para fabricação de LMF dos sistemas NiTi e CuAl. O material injetado foi homogeneizado a 800 ºC por 2 horas no vácuo, com o intuito de garantir a uniformidade estrutural em todos os pontos da barra, seguindo-se seu corte em máquina de corte de precisão.…”

Section: Materiais E Métodosunclassified

Estudo comparativo das propriedades dinâmicas de uma liga NiTi com memória de forma e materiais estruturais clássicos

Silva¹,

Araújo²,

Gonzalez³

et al. 2011

Matéria (Rio J.)

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RESUMOAs ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que têm atraído atenção devido às suas superiores propriedades de amortecimento quando comparadas aos materiais estruturais convencionais. Esses materiais apresentam uma alta capacidade de amortecimento, tanto durante a transformação de fase quanto na fase martensítica, em baixas temperaturas. Neste trabalho a LMF NiTi, alumínio comercial, aço inoxidável e latão foram submetidos à análise dinâmico-mecânica (DMA) em modo de viga simplesmente engastada. Pequenas amostras na forma de lâminas foram fabricadas para a realização dos testes. A LMF NiTi estudada apresentou um pico de capacidade de amortecimento durante a transformação de fase, levando o amortecimento a valores muito superiores àqueles apresentados pelos materiais convencionais. Além disso, foi observado que a liga NiTi apresenta um aumento do módulo de armazenamento durante a transição da fase de baixa temperatura para a fase de alta temperatura, o que abre uma extensa diversidade de opções para aplicações tecnológicas para essas ligas, enquanto um decréscimo quase linear da rigidez foi verificado para os materiais convencionais estudados. Comparative study of dynamic properties a NiTi alloy with shape memory and classical structural materials ABSTRACT Shape Memory Alloys (SMA) are active materials that have been attracting attention due to their superior damping properties when compared to the usual structural materials. Those materials present a high damping capacity, during the phase transformation as well in martensitic phase, on low temperatures. In this work a NiTi SMA, commercial aluminum, stainless steel and brass were submitted to dynamic mechanical analysis (DMA) in single cantilever mode. Small samples in beam form were manufactured for the accomplishment of the tests. NiTi SMA studied presented a peak of damping capacity during the phase transformation, taking the damping superior values to that presented by the conventional materials. Furthermore, it was observed that the NiTi alloy presents an increase of the storage modulus during the phase transition from low temperature phase to high temperature phase, what provides a great diversity of options for technological applications for those alloys, while an almost linear decrease of stiffness was verified for the studied conventional materials.

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Fabrication of shape memory alloys using the plasma skull push–pull process

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Avaliação Técnica Do Processo De Fundição De Precisão Para Fabricação De Atuadores De Ligas Com Memória De Forma

Avaliação Técnica Do Processo De Fundição De Precisão Para Fabricação De Atuadores De Ligas Com Memória De Forma

PROPRIEDADES E ESTRUTURA DE LIGAS MONO E POLICRISTALINA Cu-Al-Ni E POLICRISTALINA Cu-Al-Ni-Mn-Ti TERMICAMENTE TRATADAS

Estudo comparativo das propriedades dinâmicas de uma liga NiTi com memória de forma e materiais estruturais clássicos

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