Journal de génie chimique avancé

Abstrait

Caractérisation thermoélastique et pseudoélastique double et base cristallographique des transformations de phase dans les alliages à mémoire de forme

Adiguzel O

L'effet de mémoire de forme est une propriété particulière présentée par une série de systèmes d'alliages appelés alliages à mémoire de forme, qui ont des caractéristiques doubles appelées thermoélasticité et pseudoélasticité, du point de vue du comportement de la mémoire. Ces alliages font partie de la classe des nouveaux matériaux avancés avec ces propriétés et leur réponse aux conditions externes. Deux transformations cristallographiques successives, les transformations martensitiques thermiques et sous contrainte, régissent les phénomènes de mémoire de forme sur une base cristallographique. L'effet de mémoire de forme est réalisé thermiquement dans un intervalle de température lors du chauffage et du refroidissement après les premiers processus de refroidissement et de contrainte, tandis que la pseudoélasticité est réalisée mécaniquement par contrainte et relâchement à une température constante dans la région de phase austénitique parente des matériaux. L'effet de mémoire de forme est régi par les processus de refroidissement et de contrainte au niveau du volume, et par les processus de maclage et de démaclage du réseau sur une base cristallographique. La martensite induite thermiquement se produit avec le maclage du réseau et les structures ordonnées de la phase parente se transforment en structures de martensite maclée multivariantes de manière auto-accommodante, et les structures de martensite maclée se transforment en martensite démaclée au moyen d'une transformation martensitique induite par contrainte lors de la contrainte. La pseudoélasticité est réalisée en sollicitant le matériau et en le relâchant à une température constante dans la région de la phase parente, pour laquelle les matériaux sont déformés et la récupération de forme est effectuée simultanément lors du relâchement de la contrainte appliquée. La pseudoélasticité est réalisée de manière non linéaire ; les chemins de contrainte et de relâchement sont différents dans le diagramme contrainte-déformation, et la boucle d'hystérésis fait référence à la dissipation d'énergie. Les processus élémentaires impliqués dans de telles transformations martensitiques sont essentiellement des déformations de cisaillement, des cisaillements invariants du réseau et un brassage des plans atomiques. Les cisaillements invariants du réseau se produisent avec des mouvements coopératifs d'atomes sur des plans serrés du réseau ordonné de la phase parente de manière déplaçable. Le brassage des plans atomiques et le cisaillement peuvent être considérés comme des processus élémentaires activés lors des transformations martensitiques displacives. Le cisaillement invariant du réseau n'est pas uniforme dans les alliages à mémoire de forme à base de cuivre et entraîne la formation de structures martensitiques complexes en couches à longue période avec maclage du réseau lors du refroidissement. Des études de diffraction électronique et de diffraction des rayons X réalisées sur deux alliages à base de cuivre CuZnAl et CuAlMn montrent que ces alliages présentent des réflexions de super-réseau dans des conditions martensitiques. Les températures de transformation critiques de ces alliages sont supérieures à la température ambiante et ils sont dans un état entièrement martensitique à température ambiante. Une série de diffractions des rayons X ont été prises pendant le vieillissement à température ambiante. Les résultats de diffraction montrent que les angles de diffraction et les intensités de pic changent avec le vieillissement. Ce résultat fait référence à une nouvelle réaction de manière diffusive et conduit à la stabilisation de la martensite.