Визначення структурних особливостей матеріалу з’єднання нітинолових дротів, виконаних лазерним зварюванням
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.348866Ключові слова:
надпружність нітинолового з’єднання, лазерне зварювання, ефект пам’яті форми, інтерметаліди, евтектикаАнотація
Об’єкт дослідження – зварне з’єднання тонких дротів зі сплаву нітинол. Вирішувалася проблема забезпечення формування з’єднання дротів діаметром 0,8 мм зі сплаву нітинол на основі визначення впливу режимів лазерного зварювання на структурні зміни в матеріалі зварного шва. На основі використання растрової електронної мікроскопії, мікрорентгеноспектрального (EDS) аналізу виконано дослідження властивостей матеріалу зварного шва з’єднання нітинолу. З’єднання отримувалось зварюванням ітербієвим оптоволоконним лазером. Підтверджено, що лазерне зварювання в атмосфері аргону здатне забезпечити якісне формування зварного з’єднання без макродефектів із збереженням надпружності матеріалу з’єднання (в межах ефекту пам’яті форми). Використано два режими лазерного зварювання при постійності підведеної енергії лазерного випромінювання. Змінювалась тривалість дії лазерного випромінювання та кратність такої дії. При цьому структурні зміни в матеріалі зварного шва, що обумовлені кратністю лазерного нагріву, передбачають утворення укрупнених зон евтектики ТіNі + ТіNi3 з метастабільних нанофаз нікелідів титану. Кількість таких зерен зменшується за глибиною зварного шва. Виявлення структурних змін та встановлення зменшення кількості точкових фазових включень з підвищеним вмістом нікелю в зварному шві може бути регулюючим фактором для оптимізації структури матеріалу зварного з’єднання. У виконаних зварних з’єднаннях при його вигинанні на кут 30° залишкова деформація не перевищує 10%. Результати дослідження структури зварного шва з’єднання дротів з нітинолу виконаних зварюванням лазером є перспективними і можуть бути використані за умов виготовлення нітинолових дротових з’єднань зварюванням виробів медичного призначення
Посилання
- Otsuka, K., Wayman, C. M. (1998). Shape memory materials. Cambridge University Press, 284.
- Elahinia, M. H., Hashemi, M., Tabesh, M., Bhaduri, S. B. (2012). Manufacturing and processing of NiTi implants: A review. Progress in Materials Science, 57 (5), 911–946. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2011.11.001
- Otsuka, K., Ren, X. (2005). Physical metallurgy of Ti–Ni-based shape memory alloys. Progress in Materials Science, 50 (5), 511–678. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2004.10.001
- Shelyagin, V., Bernatskyi, A., Siora, O., Kedrovskyi, S., Koval, Yu., Slipchenko, V. et al. (2021). Laser Welding of Ti–Ni Shape Memory Alloy for Medical Application. Metallofizika i noveishie tekhnologii, 43 (3), 383–398. https://doi.org/10.15407/mfint.43.03.0383
- Mehrpouya, M., Gisario, A., Elahinia, M. (2018). Laser welding of NiTi shape memory alloy: A review. Journal of Manufacturing Processes, 31, 162–186. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2017.11.011
- Li, Q., Zhu, Y. (2018). Impact butt welding of NiTi and stainless steel- An examination of impact speed effect. Journal of Materials Processing Technology, 255, 434–442. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.12.046
- Prabu, S. S. M., Aravindan, S., Ghosh, S., Palani, I. A. (2023). Solid-state welding of nitinol shape memory alloys: A review. Materials Today Communications, 35, 105728. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.105728
- Khalil-Allafi, J., Dlouhy, A., Eggeler, G. (2002). Ni4Ti3-precipitation during aging of NiTi shape memory alloys and its influence on martensitic phase transformations. Acta Materialia, 50 (17), 4255–4274. https://doi.org/10.1016/s1359-6454(02)00257-4
- Wagner, M. F.-X., Dey, S. R., Gugel, H., Frenzel, J., Somsen, Ch., Eggeler, G. (2010). Effect of low-temperature precipitation on the transformation characteristics of Ni-rich NiTi shape memory alloys during thermal cycling. Intermetallics, 18 (6), 1172–1179. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2010.02.048
- Nishida, M., Wayman, C. M., Honma, T. (1986). Precipitation processes in near-equiatomic TiNi shape memory alloys. Metallurgical Transactions A, 17 (9), 1505–1515. https://doi.org/10.1007/bf02650086
- Khalil-Allafi, J., Eggeler, G., Dlouhy, A., Schmahl, W. W., Somsen, C. (2004). On the influence of heterogeneous precipitation on martensitic transformations in a Ni-rich NiTi shape memory alloy. Materials Science and Engineering: A, 378 (1-2), 148–151. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.335
- Cho, J. R., Lee, B. Y., Moon, Y. H., Van Tyne, C. J. (2004). Investigation of residual stress and post weld heat treatment of multi-pass welds by finite element method and experiments. Journal of Materials Processing Technology, 155-156, 1690–1695. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.04.325
- Krishnan, K. N. (2002). The effect of post weld heat treatment on the properties of 6061 friction stir welded joints. Journal of Materials Science, 37 (3), 473–480. https://doi.org/10.1023/a:1013701104029
- Elangovan, K., Balasubramanian, V. (2008). Influences of post-weld heat treatment on tensile properties of friction stir-welded AA6061 aluminum alloy joints. Materials Characterization, 59 (9), 1168–1177. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2007.09.006
- ASTM F2063-18. Specification for Wrought Nickel-Titanium Shape Memory Alloys for Medical Devices and Surgical Implants. https://doi.org/10.1520/f2063-18
- Oliveira, J. P., Braz Fernandes, F. M., Miranda, R. M., Schell, N. (2016). On the Mechanisms for Martensite Formation in YAG Laser Welded Austenitic NiTi. Shape Memory and Superelasticity, 2 (1), 114–120. https://doi.org/10.1007/s40830-016-0058-z
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Viktor Kvasnytskyi, Anastasiia Zvorykina, Leonid Zvorykin, Constantine Zvorykin, Valery Kostin, Tatjana Taranova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
