Effect on Microstructure and Hardness of Nb Particle Addition in NiTi Shape Memory Alloys Produced by Powder Metallurgy

Toz Metalurjisi ile Üretilen Şekil Hafızalı NiTi Alaşımlarında Nb Parçacık İlavesinin Mikroyapı ve Sertlik Üzerine Etkisi

Abstract

In this study, the effects of Nb alloy element on NiTi based shape memory alloy were investigated by using powder metallurgy method. For this purpose, powder mixtures were prepared by adding Nb powders at the ratio of 1, 2 and 4% by weight to NiTi powders. The NiTi-Nb powder mixes prepared were mechanically ground for 1 hour in a planetary grinding device. After mechanical grinding process, NiTi and NiTi-Nb powder mixtures were compressed under 1000MPa pressure by using double action pressing device and afterwards, the test samples were sintered under an argon atmosphere at 1050 °C for 1 hour. X-ray diffraction (XRD), elemental distribution spectrometry (EDS) and scanning electron microscope (SEM) were used to determine microstructure and phase transformations of powder materials and sintered test samples. The hardness of the NiTi and NiTi-Nb test samples were determined using the Vickers (HV0.5) micro hardness measurement method. An increase in density and hardness of NiTi alloy with the increase of Nb additive ratio was determined.Keywords: NiTi, Nb, powder metallurgy, microstructure, hardness.

Özet

Bu çalışmada, toz metalürjisi yöntemi kullanılarak NiTi esaslı şekil bellekli alaşımı üzerinde Nb alaşım elementinin etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla NiTi tozlarına ağırlıkça %1, 2 ve 4 takviye oranında Nb tozları ilave edilerek, toz karışımları hazırlanmıştır. Hazırlanan NiTi-Nb toz karışımları, gezegen (planetary) tipi öğütme cihazında 1 saat süreyle karıştırılmıştır. Toz karıştırma işlemini takiben NiTi ve NiTi-Nb toz karışımları çift etkili presleme cihazı kullanılarak, 1000MPa’da presleme işlemine tabii tutulmuştur. Presleme işlemi sonrası deney numuneleri argon atmosferi altında, 1180°C sıcaklıkta 1 saat sinterlenmiştir. Toz malzeme ve sinterlenen deney numunelerinin mikro yapı ve faz dönüşümlerinin tespit edilmesi amacıyla, X-ışını kırınım yöntemi (XRD), element dağılım spektrometresi (EDS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) çalışmalarda kullanılmıştır. NiTi ve NiTi-Nb deney numunelerinin sertliği, Vickers (HV0.5) mikro sertlik ölçüm yöntemi kullanılarak tespit edilmiştir. Nb takviye oranın artışıyla NiTi alaşımı yoğunluk ve sertlik değerinde artış meydana geldiği belirlenmiştir.Anahtar kelimeler: NiTi, Nb, toz metalürjisi, mikro yapı, sertlik.