INVESTIGATION OF MECHANICAL AND METALLURGICAL PROPERTIES OF SHAPE MEMORY NITINOL BASED WIRES

Abstract

ABSTRACT

Shape memory materials are "smart" materials and have the ability to absorb energy in the charge and discharge cycle. The most commonly used alloys today are based on those based on copper and nickel titanium (Ni-Ti), such as Cu-Al-Be or Cu-Al-Zn. Nitinol (nickel-titanium alloy) is a shape memory alloy that can be used for applications in many medical devices due to its good mechanical properties, good heat and corrosion resistance, and high energy dissipation capacity. Also, being recyclable makes it a good material for many engineering applications. The ability of nickel-titanium alloys to regain their initial state after stretching depends on the deformation and temperature of the material. If the material undergoes deformation at low temperatures, it can return to its original shape by increasing its temperature above a certain level called Af (end of the austenitic phase), and if it deforms at high temperatures, the material takes its shape instantly. In the second case, it is called superelastic material.

Generally, this shape is memorized after being shaped at a high temperature. This temperature is called memory temperature. If it is then deformed at the application temperature, usually room temperature or a certain low temperature, it returns to the previously memorized shape. Shape memory alloys are relatively new for medical applications, so there is little experience in using these materials. In this study, the mechanical behavior of a 1.5 mm diameter Nitinol wire was experimentally investigated.

ÖZET

Şekil hafızalı malzemeler "akıllı" malzemeler olup, şarj ve deşarj döngüsünde enerjiyi emme özelliğine sahiptirler. Günümüzde en yaygın olarak kullanılan alaşımlar, Cu-Al-Be veya Cu-Al-Zn gibi bakır ve nikel titanyum (Ni-Ti) esaslı olanlara dayanmaktadır. Nitinol (nikel-titanyum alaşımı), iyi mekanik özelliklere sahip olması, iyi ısı ve korozyon direncine sahip olması ve yüksek nerji yayılma kapasitesine sahip olması nedeniyle birçok tıbbi cihazında kullanılabilen uygulamalar için kullanılabilen bir şekil hafızalı alaşımdır. Ayrıca geri dönüştürülebilir olması, onu pek çok mühendislik uygulaması için iyi bir malzeme yapar. Nikel-titanyum alaşımlarının gerilmeden sonra ilk durumlarını geri kazanma yeteneği, malzemenin deformasyonuna ve sıcaklığına bağlıdır. Malzeme düşük sıcaklıklarda deformasyona uğrarsa, Af denilen belirli bir seviyenin üzerine çıkarak (östenitik fazın sonu) sıcaklığını artırarak orijinal şekline dönebilir ve yüksek sıcaklıklarda deformasyona uğrar ise malzeme anında şeklini alır. İkinci durumda, süper elastik malzeme olarak adlandırılır.

Genellikle yüksek bir sıcaklıkta şekillendirildikten sonra bu şekil hafızaya alınır bu sıcaklığa hafıza sıcaklığı denir. Daha sonra uygulama sıcaklığında genellikle oda sıcaklığı veya belirli düşük bir sıcaklıkta deforme edilirse, daha önceden hafızaya alınan şekle geri döner. Şekil hafızalı alaşımlar, tıbbi uygulamalar için nispeten yenidir, bu nedenle bu malzemeleri kullanma konusunda çok az deneyim vardır. Bu çalışmada, 1.5 mm çapında Nitonol bir telin mekanik davranışı deneysel olarak incelenmiştir.