Room Temperature Ageing Effect in Ni-rich Ni-Ti Shape Memory Alloys

Abstract

[eng] Ni-Ti system of alloys has the widest range of applications among all shape memory alloys. This system has traditionally been considered as an example of alloys stable close to ambient temperatures due to the strongly suppressed atomic diffusion. It is generally accepted that the lower temperature limit of ageing effects in Ni-Ti is close to 100-150ºC. In the first part of this work it is shown that the cubic–monoclinic martensitic transformation (B2-B19´) in the Ni50.8Ti49.2 alloy alloy is strongly affected by room temperature exposure after quenching from 1270 K and temperature cycling through the temperature range of martensitic transformation. Main manifestations of the effect of ageing are: - strong decrease of the transformation temperatures; - increase of the transformation temperature hysteresis; - eventually, the suppression of the transformation. In the second part we show that the necessary condition of the room temperature ageing is cycling through the martensitic transformation range under sufficiently low temperature scanning rate. Sweeping-up of quenched-in defects (presumably, excess Ni atoms) by interfaces moving during martensitic transformation which provokes local agglomerations of defects is proposed as a key ingredient of the intense room temperature ageing. It is suggested that the nuclei of precipitates are formed from the agglomerations of defects during consequent room temperature ageing.

[spa] Entre todas las aleaciones con memoria de forma, las que presentan un sistema Ni-Ti son las que tienen una aplicación más extendida. Tradicionalmente, este sistema se ha considerado como un ejemplo de estabilidad en el rango de la temperatura ambiente debido a una fuerte supresión de la difusión atómica. En general, la bibliografía de referencia acepta que el límite de temperatura inferior de los efectos del envejecimiento en Ni-Ti está cerca de 100-150ºC. En la primera parte de este trabajo observamos como la transformación martensítica cúbicomonoclínica (B2-B19’), en la aleación de aleación Ni50.8Ti49.2, se ve fuertemente afectada por la exposición a temperatura ambiente después del enfriamiento desde 1270 K y el ciclado térmico a través de la temperatura de transformación martensítica. Las principales muestras del efecto del envejecimiento son: - Un importante descenso de las temperaturas de transformación; - Se detecta un aumento de la histéresis de la temperatura de transformación; - Además, eventualmente, se observa la supresión completa de la transformación; En la segunda parte del trabajo, observamos que, fundamentalmente, la condición necesaria para el envejecimiento a temperatura ambiente se debe al efecto del ciclado térmico cercano a la transformación martensítica, principalmente a una velocidad de ciclado térmico suficientemente baja. Se observa un efecto de barrido de defectos (presumiblemente, exceso de átomos de Ni), mediante el movimiento de las interfaces durante la transformación martensítica. Este barrido puede ser el origen de aglomeraciones locales de defectos, factor fundamental del envejecimiento intenso a temperatura ambiente. Se sugiere que los núcleos de los precipitados se forman a partir de las aglomeraciones de defectos durante el envejecimiento a temperatura ambiente.