EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF CORROSION AND ABRASION BEHAVIOR OF SHAPE MEMORY MATERIALS

Abstract

ABSTRACT

In this study, corrosion tests of samples of Ni-Ti alloy (Ni 55% – Ti 45%) called “SMA” alloy (Shape Memory-Alloy) and offering shape recovery memory effect between memory temperatures varying between 25 and 35°C are performed. For corrosion tests, 0.3 mm thick NiTi sheet samples are prepared and potentiodynamic and immersion corrosion tests are performed. Standard metallographic procedures were applied to the NiTi alloy sheet samples.

Then, the microstructure images of the metallographically prepared samples are obtained using Nikon brand optical microscope device. For the corrosion test, the standard net is immersed in the beaker whose contact with air is cut off, and then weight loss is measured at regular intervals on a balance with 0.00001 precision. The wear tests of the examined NiTi super alloy have been carried out by reciprocating wear tests under 20N and 40N loads in a dry environment and in body fluid. During wear, 100CR6 quality steel ball has been taken with counter material on the sample surface of a 13mm in length and 0.04m/s in the sliding speed, in total 300 meters. The wear results have been evaluated by weight loss measurement, and the weight loss has been measured on an electronic precision balance with 0.1 MG sensitivity before and after the experiment. Corrosion resistance of the samples was calculated by using Tafel curves obtained as a result of electrochemical analysis after potentiodynamic testing in artificial body fluid (SBF) and at room temperature. According to the 23-day potentiodynamic test results, the loss of substance in the body fluid was determined as 0.0046 mm/Year and the weight loss was measured as 0.028 mm/Year in the immersion test performed in the body fluid isolated from the air for 10 days. In addition, the shape memory material, which offers high corrosion resistance, exhibited less weight loss in the corrosive environment.

ÖZET

Bu çalışmada, “SMA” alaşımı (Shape Memory-Alloy) olarak adlandırılan ve 25 ile 35°C arasında değişen hafıza sıcaklıkları arasında şekil geri kazanım hafıza etkisi sunan Ni-Ti alaşımı (Ni 55% – Ti 45%) numunelerinin korozyon testleri gerçekleştirildi. Korozyon testleri için 0,3 mm kalınlığında NiTi sac numuneler hazırlanarak potansiyodinamik ve daldırma korozyon testleri yapıldı. NiTi alaşım levha numunelerine standart metalografik prosedürler uygulandı. Ardından metalografik olarak hazırlanan numunelerin Mikroyapı görüntüleri Nikon marka optik mikroskop cihazı kullanılarak görüntüleri elde edilmiştir. Korozyon testi için standart hava ile teması kesilen behere file ile daldırılır. Takiben 0.00001g hassasiyette terazide düzenli aralıklarla ağırlık kaybı ölçülmüştür. İncelenen NiTi süper alaşımın aşınma testleri, kuru ortamda ve vücut sıvısında 20N ve 40N yükler altında karşılıklı aşınma testleri yapılarak gerçekleştirilmiştir. Aşınma esnasında 100CR6 kalite çelik bilye karşı malzeme ile 13mm uzunluğunda ve 0.04m/s kayma hızında toplam 300 metre numune yüzeyine alınmıştır. Aşınma sonuçları ağırlık kaybı ölçümü ile değerlendirilmiş ve ağırlık kaybı deney öncesi ve sonrasında 0,1 MG hassasiyetli elektronik hassas terazide ölçülmüştür. Yapay vücut sıvısı (SBF) içinde ve oda sıcaklığında potansiyodinamik test yapıldıktan sonra elektrokimyasal analizlerin sonucunda elde edilen Tafel eğrileri kullanılarak numunelerin korozyon direnci hesaplanmıştır. 23 günlük potansiyodinamik test sonuçlarına göre vücut sıvısındaki madde kaybının 0.0046 mm/Yıl olduğu belirlendi ve 10 gün süreyle Havadan izole edilmiş vücut sıvısında yapılan daldırma testinde ağırlık kaybı 0.028 mm/Yıl olarak ölçülmüştür. Ayrıca yüksek korozyon direnci sunan şekil hafızalı malzeme korozif ortamda daha az ağırlık kaybı sergilemiştir.