Влияние диффузии водорода в структуре NiTi-проводов на их поведение при циклической нагрузке
Р.Саррай
, Т.Хассин, Ф.Гамаюн
Abstract: Цель: Целью настоящей статьи является исследование влияния диффузии водорода в структуре во время циклической нагрузки на суперупругое поведение сплавов NiTi. Материалы и методы: Чтобы предсказать эти эффекты, коммерческая Ni-Ti проволочная дуга (ПД) от компании Forestdent была заряжена водородом в растворе NaCl 0,9% плотностью тока 10 A/m2 в течение 6 часов. Результаты: Остаточная деформация, рассеиваемая энергия, критическое начальное напряжение и конечное напряжение мартенситного превращения развиваются во время циклической загрузки-разгрузки. Эта эволюция становится более значительной при зарядке водородом, а не без него. Кроме того, было обнаружено охрупчивание ПД, заряженной в течение 6 ч, которая абсорбировала большее количество водорода. Обсуждение: Никелево-титановые дуговые провода использовались в ортодонтических клиниках, которые показывают охрупчивание проводов после нескольких месяцев использования в полости рта пациента. Фактически охрупчивание может быть обусловлено расширением в подповерхностной части родительской фазы внутреннего напряжения во время зарядки водородом, которое действует как барьер для роста мартенситных полос. Водород обусловлен присутствием фтора в зубной пасте. Вывод: В результате настоящего исследования предполагается, что количество водорода, поглощаемого структурой, приводит к SMA-охрупчиванию.
Keywords: циклические нагрузки; водород; мартенситные варианты; сплавы с эффектом памяти формы; сверхупругие
| References: (click to open/close) | [1] Gamaoun, F., 2021. Strain rate effect upon mechanical behaviour of hydrogen-charged cycled niti shape memory. Materials (Basel) 14, 1–15.
[2] Cherneva, S., Petrunov, V., 2020. Comparison of mechanical properties of last generation multi-force nickel-titanium archwires. Ser. Biomech 34, 28–36.
[3] Sarraj, R., Hassine, T., Gamaoun, F., 2020. Experimental investigation of mechanical behavior of NiTi arch under cycling loading and cathodically hydrogen charging. Design and Modeling of Mechanical Systems - IV, 690–698.
[4] Sarraj, R., Letaief, W. E., Hassine, T., Gamaoun, F., 2018. Modeling of rate dependency of mechanical behavior of superelastic NiTi alloy under cyclic loading. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 100, 2715-2724.
[5] Kireeva, I. V., Platonova, Y. N., Chumlyakov, Y. I., 2017. Influence of hydrogen and number of particle variants on ordinary and two-way shape memory effects in Ti–Ni single crystals. Russian Physics Journal 59, 1560-1566.
[6] Eguchi, T., Asaoka, K., Nagumo, M., 2004. Effect of constituent phase of Ni–Ti shape memory alloy on susceptibility to hydrogen embrittlement. Materials Science and Engineering: A 374. 177–183.
[7] Amani, L., Bouby, C., Gamaoun, F., Bouraoui, T., Ben Zineb, T., 2016. Modeling of hydrogen effect on the superelastic behavior of Ni-Ti shape memory alloy wires. Smart Materials and Structures 132, 115047.
[8] Mirjalili, M., Momeni, M., Ebrahimi, N., Moayed, M. H., 2013. Comparative study on corrosion behaviour of Nitinol and stainless steel orthodontic wires in simulated saliva solution in presence of fluoride ions. Materials Science and Engineering: C 33. 2084–2093.
[9] Yokoyama, K., Ogawa, T., Takashima, K., Asaoka, K., Sakai, J., 2007. Hydrogen embrittlement of Ni-Ti superelastic alloy aged at room temperature after hydrogen charging. Materials Science and Engineering: A 466. 106–113.
[10] Runciman, A., Chen, K. C., Pelton, A. R., Trépanier, C., 2006. Effects of hydrogen on the phases and transition temperatures of NiTi, Proceedings of the International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies, 185–196
[11] Rozenak, P., Loew, A., 2008. Stress distributions due to hydrogen concentrations in electrochemically charged and aged austenitic stainless steel. Corrosion Science 50, 3021–3030.
[12] Yokoyama, K., Hirata, Y., Inaba, T., Mutoh, K., Sakai, J., 2015. Inhibition of localized corrosion of Ni-Ti superelastic alloy in NaCl solution by hydrogen charging. Journal of Alloys and Compounds 639, 365–372.
[13] Sarraj, R., Kessentini, A., Hassine, T., Algahtani, A., Gamaoun, F., 2019. Hydrogen Effect on the Cyclic Behavior of a Superelastic NiTi Archwire. Metals (Basel) 9. 316.
[14] Tomita, M., Asaoka, K., 2008. Hydrogen thermal desorption behavior of Ni–Ti superelastic alloy subjected to tensile deformation after hydrogen charging. Materials Science and Engineering: A 476. 308–315.
[15] Asaoka, K., Yokoyama, K., Nagumo, M., 2002. Hydrogen Embrittlement of Nickel-Titanium Alloy in Biological Environment 33. 495–501.
[16] Pelton, B. L., Slater, Pelton, A., 1997. Effects of Hydrogen in TiNi. Proceedings of the Second International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies, 2-6 March, 1997, Asilomar Conference Center, Pacific Grove, California.
[17] Yokoyama, K., Tomita, M., Sakai, J., 2009. Hydrogen embrittlement behavior induced by dynamic martensite transformation of Ni-Ti superelastic alloy. Acta Materialia 57. 1875–1885.
|
|
| Date published: 2024-04-23
(Price of one pdf file: 39.00 BGN/20.00 EUR)
