AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe findings revealed a noticeable enhancement in the thermal and compositional stability of this SMA, attributed to the role of changing the Cr content by keeping the electron concentration (e/a ratio) of the alloy almost same (~1.52) and the role of hindered diffusion of aluminum and restricted dislocation movements due to the Cr dendrites formed between martensites.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
This study presents the effects of the chromium (Cr) additions on the phase transformation behavior, thermal stability, and microstructure related to the shape memory properties of CuAlCr shape memory alloy (SMA). The influences of two different amount of Cr additions on CuAlCr SMA was investigated. The findings revealed a noticeable enhancement in the thermal and compositional stability of this SMA, attributed to the role of changing the Cr content by keeping the electron concentration (e/a ratio) of the alloy almost same (~1.52) and the role of hindered diffusion of aluminum and restricted dislocation movements due to the Cr dendrites formed between martensites. Which improved the shape memory properties and increased the characteristic transformation temperatures, enthalpy and entropy change of martensitic phase transformation. By increasing the Cr content from 5.95 at% to 10.24 at%; a maximum increase of 54 °C in As temperature and a maximum increase of 25 °C in Ms temperature were found to be occurred. Also, a maximum enthaphy change value of 16.04 J/gr and a related high entropy change value of 25.78 J/kgK were obtained. Moreover, a decrease in the reverse transformation activation energy from 416.78 kJ/mol to 48.97 kJ/mol was determined, too. The results of this research contribute to a deeper understanding of the microstructural and phase transformation dynamics in CuAlCr SMAs and highlight the potential of these materials for high-temperature Cu-based SMA applications.
Özet
Bu çalışma, farklı oranlarda krom (Cr) katkılamalarının CuAlCr şekil hafızalı alaşımının (ŞHA'nın) şekil hafıza özellikleriyle ilgili faz dönüşüm davranışı, termal kararlılığı ve mikroyapısı üzerindeki etkilerini sunmaktadır. CuAlCr ŞHA'ya iki farklı miktarda Cr katkılamasının etkileri araştırılmıştır. Elde edilen bulgular, bu şekil hafızalı alaşımın termal ve bileşimsel kararlılığında farkedilebilir bir iyileşme olduğunu ortaya koymuştur. Bu iyileşme, elektronik konsantrasyonu (e/a oranı) neredeyse aynı (~1.52) tutarak krom içeriğinin değiştirilmesinin rolüne ve martensitler arasında oluşan krom dendritleri nedeniyle alüminyumun engellenen difüzyonuna ve kısıtlanmış dislokasyon hareketlerine atfedilmiştir. Bu durum, şekil hafıza özelliklerini iyileştirmiş, martensitik faz dönüşüm sıcaklıklarını, entalpi ile entropi değişimini ve elastokalorik etkiyi artırmıştır. Krom içeriğinin at%5.95'ten at%10.24'e çıkarılmasıyla, As sıcaklığında maksimum 54 °C ve Ms sıcaklığında maksimum 25 °C artış olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, 16.04 J/gr gibi bir maksimum entalpi değişim değeri ve buna karşılık gelen 25.78 J/kgK'lik yüksek bir entropi değişim değeri elde edilmiştir. Dahası, ters dönüşüm aktivasyon enerjisinde 416.78 kJ/mol'den 48.97 kJ/mol'e kadar önemli bir düşüş de belirlenmiştir. Bu araştırmanın sonuçları, CuAlCr ŞHA'ların mikroyapısal ve faz dönüşüm dinamiklerinin daha derinlemesine anlaşılmasına katkıda bulunur ve bu malzemelerin yüksek sıcaklık bakır bazlı ŞHA uygulamaları için potansiyelini vurgulamaktadır.