Upscaling the applicability of NiTi shape memory alloys by improving their fatigue performance
Project goals
NiTi based shape memory alloys can be potentially used in a wide range of applications exploiting their unique functional properties such as high recoverable strains (~8%) and thermally generated work output (~1 J/g). However, the real application space is largely limited as the fatigue life drops sharply when the full extent of functional properties is required in the design. Insufficient structural fatigue performance is thus the key obstacle for upscaling the applicability of NiTi. Based on the long term experience in the field, we want to investigate the structural fatigue of NiTi based commercial alloys in all its complexity. Particular attention will be paid to the role of the microstructure evolution, energy dissipation, simultaneous transformation and plasticity, localization of deformation, environment, surface damage and reactivity. We will employ original in-situ methods we developed for basic single cycle analysis. We will target individual issues with dedicated experiments and consider all to finally analyze the structural fatigue of NiTi in distinct loading conditions.
Keywords
Structural fatiguematerial fatiguecorrosion fatiguefunctional fatigueshape memory alloysnitinolplasticityelectrochemistrycorrosion potentialopen circuit potentialsurface passivityenvironmentally induced cracking
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Main participants
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
16-20264S
Alternative language
Project name in Czech
Zlepšení únavových vlastností sliti s tvarovou pamětí NiTi pro jejich širší využitelnost
Annotation in Czech
Slitiny s tvarovou pamětí (STP) na bází niklu a titanu (NiTi) jsou atraktivní pro řadu aplikací díky svým unikátním funkčním vlastnostem, kterými jsou velká vratná deformovatelnost (~8%) a tepelně generovaná práce (~1 J/g). Jejich reálný aplikační potenciál je však značně omezen únavovými vlastnostmi, které se drasticky zhoršují, když aplikace vyžadují plné využití funkčních vlastností. Únavové vlastnosti tedy zůstávají klíčovou překážkou k většímu využití NiTi. Z tohoto důvodu navrhujeme projekt, který se zabývá únavou NiTi. Na základě naší dlouholeté zkušenosti z oboru STP navrhujeme zvolit komplexní přístup studia únavy NiTi, jenž zohlední všechny relevantní faktory, mezi které patří typ namáhání, změny mikrostruktury, disipovaná energii, současná transformace a plasticita, lokalizaci deformace, pracovní prostředí, poškození a chemická reaktivita povrchu. Navrhujeme využít in-situ metody, jež jsme vyvinuli pro základní studium cyklického chování NiTi. Chceme se zaměřit na jednotlivé únavové faktory a následně provést komplexní analýzu únavy NiTi v různým provozních režimech.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
JJ - Other materials
CEP - secondary branch
—
CEP - another secondary branch
—
20502 - Paper and wood
20503 - Textiles; including synthetic dyes, colours, fibres (nanoscale materials to be 2.10; biomaterials to be 2.9)
21001 - Nano-materials (production and properties)
21002 - Nano-processes (applications on nano-scale); (biomaterials to be 2.9)
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The main goal of the project was describe role of microstructure evolution, energy dissipation, localization of plastic deformation and surface damage of NiTi alloys during fatigue loading. Using in situ methodology preferably applied on NiTi wires, interesting results were obtained. Important results of the project were published in prestigious international journals.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2016
Realization period - end
Dec 31, 2018
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 26, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP19-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Jun 12, 2019
Finance
Total approved costs
6,589 thou. CZK
Public financial support
6,313 thou. CZK
Other public sources
276 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
6 589 CZK thou.
Public support
6 313 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JJ - Other materials
Solution period
01. 01. 2016 - 31. 12. 2018