Ligas com Memória de Forma

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Sílvia Schmidt Caires
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1 Ligas com Memória de Forma SMA (Shape Memory Alloys): são ligas metálicas que recuperam deformações permanentes quando aquecidas acima de uma certa temperatura (efeito de memória de forma). Materiais: NiTi é a liga mais comum. Duas fases estáveis: AUSTENITA: fase em temperaturas altas estrutura cúbica MARTENSÍTICA: fase em temperaturas baixas dutil (facilmente deformável) estrutura monoclínica a b α = γ = c o 90 β c α b β γ a 1

2 Transformação Martensítica É uma transformação que ocorre por cisalhamento de planos cristalográficos, e sem ocorrência de difusão, por nucleação e crescimento da fase martensítica de uma fase inicialmente austenita. Ocorre transformação de uma fase de alta simetria (austenita - cúbica) em uma fase de menor simetria (martensita - monoclínica) A transformaçào é altamente influenciada pela tensão mecânica aplicada e pela temperatura. 2

Ocorre transformação de uma fase de alta simetria (austenita - cúbica) em uma fase de menor simetria

3 Transformação sem Variação de Forma Resfriamento sem aplicação de cargas: transformação de austenita para martensita geminada (acomodada) Com aquecimento, retorna à fase austenítica. Neste caso, praticamente não há variação de forma. 3

martensita geminada (acomodada) Com aquecimento, retorna à

4 Transformação após Aplicação de Carga Mecânica Se for aplicada uma carga mecânica no material na fase martensítica geminada (a baixa temperatura), ocorre ocorre uma desgeminação da estrutura com uma deformação correspondente. Essa deformação é facilmente conseguida, como num fio de solda. Entretanto, com o aquecimento acima da temperatura A 0f o material recupera sua forma original de fase austenítica. 4

deformação correspondente. Essa deformação é facilmente conseguida, como num fio de solda.

5 Transformação com Aplicação Contínua de Carga 5

6 Comportamento Pseudoelástico Pode ocorrer transformação de fase a temperaturas austeníticas, induzida pela aplicação de uma tensão mecânica. Após a retirada da carga, o material recupera seu formato e fase iniciais. É semelhante à elasticidade, sendo chamado pseudoelástico. 6

7 Curva Tensão - Temperatura 7

8 Transformação após Aplicação de Carga Mecânica 8

9 Curva Tensão-Deformação-Temperatura do Efeito de Memória de Forma 9

10 SMAs de Duas Vias (efeito bidirecional) O efeito visto até agora é de uma via, ou seja, recupera o formato com o aquecimento (na fase austenítica). Se o material for treinado, ele poderá recuperar um formato na fase austenítica (aquecimento) e outro formato na fase martensítica (resfriamento). É o efeito de duas vias. Está relacionado com a pseudoelasticidade. Treino:consiste em se fazer o material passar por ciclos de tensionamento e alívio de tensão na fase austenítica (alta temperatura). Com isso, ocorrerá concentração de tensão e formação de defeitos que causarão a formação de dois formatos estáveis. Após o treino o material pode passar para qualquer uma das fases apenas com resfriamento ou aquecimento. 10

Está relacionado com a pseudoelasticidade. Treino:consiste em se fazer o material passar por ciclos de tensionamento e alívio de tensão na fase austenítica (alta temperatura).

11 Fabricação e Características Fabricação: esse tipo de material é fabricado em altas temperaturas já no seu formato desejado, ou é conformado e aquecido a uma temperatura bem superior à de transição. Características: depende da composição da liga; curva tensão-deformação altamente não-linear e histerética; muito dependente da temperatura; depende do número e da sequência de ciclos de carga termomecânica; também depende da microestrutura (grãos) 11

Características: depende da composição da liga; curva tensão-deformação altamente não-linear e histerética;

12 Efeito de memória de forma (térmico): transformações entre fase martensítica e austenítica Martensítica desgeminada Austenítica Martensítica geminada Fonte: Memory-Metalle, GmbH 12

13 Aplicação de tensão na fase martensítica: mudança de estrutura de geminada para desgeminada Geminada Desgeminada Fonte: Memory-Metalle, GmbH 13

14 Pseudo-elasticidade: aplicação de esforços com o material mantido a uma temperatura de fase austenítica Fonte: Memory-Metalle, GmbH 14

15 Filmes Finos de SMA 15

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