Mechanical and functional properties under compression of TiNI alloy samples produced by WAAM

Abstract

Применение аддитивных технологий для изготовления изделий из сплавов с памятью формы на основе TiNi является очень актуальным, поскольку эти материалы широко используются в различных отраслях техники. Наиболее эффективным для изготовления крупногабаритных деталей является метод wire arc additive manufacturing (методом послойной электродуговой наплавки). Целью явилось исследование функциональных свойств при сжатии образцов сплава TiNi, полученных методом WAAM. В синтезированных образцах изучали эффекты памяти формы, обратимой памяти формы, псевдоупругости, изменение обратимой деформации при охлаждении и нагревании под напряжением, влияние термообработки и влияние параметров метода WAAM на функциональные свойства. По результатам работы можно сделать следующие выводы: образцы проявляют все основные функциональные свойства. При термоциклировании под напряжением функциональные свойства меняются так же, как и в сплаве TiNi, полученном традиционными способами; отжиг при температуре 500 оС улучшает псевдоупругие свойства сплава, возрастает величина эффекта обратимой памяти формы; увеличение напряжения дуги при синтезе образцов на титановую подложку уменьшает величину эффекта обратимой памяти формы. В образцах, синтезированных на стальную подложку, функциональные свойства не проявляются.

The use of additive technologies for production of TiNi-based shape memory alloys is very relevant, since these materials are widely used in various applications. The most effective method for manufacturing of large-sized parts is wire arc additive manufacturing (WAAM). The aim of this work was to study the functional properties under compression of TiNi alloy samples produced by WAAM. In as-built samples, the shape memory effect, the two-way shape memory effect, pseudoelasticity, variation in reversible strain on cooling and heating under stress, the effect of heat treatment and the WAAM parameters on functional properties were investigated. The results obtained show that: the NiTi samples produced by WAAM demonstrate all functional properties. On thermal cycling under stress the functional properties of WAAM samples change in the same way as in the TiNi alloy obtained by conventional techniques. Annealing at a temperature of 500 oC improves the pseudoelastic properties of the alloy, and increases the value of the two-way shape memory effect. An increase in the arc voltage during WAAM synthesis of NiTi samples on a titanium substrate reduces the value of the two-way shape memory effect. And the samples deposited on a steel substrate do not demonstrate the functional behaviour synthesized on.