Şekil Hafıza Eğitimi 64

Özellikle iki yönlü şekil hafıza toparlanması elde etmek için birtakım eğitim süreçlerinin ŞHA’lara uygulanması gerekmektedir. Şekil hafızalı alaşımları eğitme, alaşımın yüksek ve düşük sıcaklıktaki şekillerinin her ikisini de hatırlamasını sağlamak amacıyla yapılan bir ısıl- mekanik işlem olarak tanımlanır. Normal koşullar altında, bir ŞHA yüksek sıcaklıktaki şeklini hatırlar ve ısı uygulanarak ostenitik şeklini geri kazanması sağlanır. Fakat alaşım düşük sıcaklıkta ki şeklini hatırlamaz. Ancak, alaşımın düşük sıcaklıktaki (deforme edilmiş) şeklini hatırlaması için eğitilebilir. Bu durum ise yüksek sıcaklık fazında olduğu gibi deforme edilmiş düşük sıcaklıktaki alaşıma bazı hafıza kazandırıcı işlemler uygulanarak sağlanmıştır. Genel olarak, bu yöntemler dönüşüm bölgesi boyunca bir ısıl-mekanik çevrimin tekrarlanması esasına dayanır ve bu nedenle de eğitme olarak adlandırılır. Yaygın olarak kabul gören iki yönlü hafıza etkisinin mekanizması, dönüşüm aralığı boyunca karmaşık dislokasyon düzenleri üreten malzeme çevrimi esasına dayanır. Buna göre, İYHE (iki yönlü hafıza etkisi) oluşan dislokasyon düzenlerine eşlik eden mikroskobik gerilme alanlarına atfedilmiştir. Artık gerilme alanları, tercihli değişkenlerin oluşumunu ve merkezleşmesini kolaylaştırır. Sonuç olarak, soğutma durumunda, herhangi bir içerden veya dışardan yardım olmaksızın tercihli değişkenler oluşur ve böylece İYHE ortaya çıkar. İYHE eğitimi için birçok yaygın yöntem bulunmaktadır.

1. Martenzitik fazda yapılan aşırı deformasyon ile İYHE eğitimi: Alaşım Mf değerinin

altında soğutulur ve martenzitik durumdayken tamamen toparlanabilir. Şekil hafıza için gerinimin çok ötesinde eğilir. Ostenit aralığına ısıtıldığında martenzit haldeyken aşırı deforme edildiği için orijinal şekline tamamen geri dönemeyecektir. Şekil hafıza limiti aşıldıkça kısmi bir hafıza kaybı ortaya çıkacaktır. Bununla beraber, malzeme martenzit aralığına tekrar soğutulduğunda aşırı deforme edilmiş şekline doğru geri hemen hareket edecektir.

2. Şekil hafıza çevrimiyle eğitim: Bu yöntem, iki yönlü hafıza görünene kadar devam eden tekrarlı şekil hafıza çevrimlerinden ibarettir. Şekil hafıza eğitim çevrimi, Ms

altında soğutma, şekil hafıza gerinim limitinin altındaki bir seviyeye kadar deforme etme ve daha sonra orijinal yüksek sıcaklıktaki şeklini geri alması için ısıtma işlemlerinden oluşur. 5 ile 10 arası yapılan bu şekil hafıza çevriminden sonra (gerinim doğrultusu her bir eğitim çevrimi esnasında aynı olmalıdır) eğitim sırasında devamlı olarak deforme edildiği doğrultuda hareket ederek malzeme soğutma durumunda

kendiliğinden şekil değiştirmeye başlayacaktır. Bu değişimin miktarı, şekil hafıza deformasyon aşamasındaki üretilenden önemli ölçüde azdır. Genellikle kendiliğinden gerçekleşen şekil değişimi, eğitim geriniminin 1/5 ile 1/4’ü dolayındadır. Örneğin, eğitim esnasında ortaya çıkan gerinim % 6 ise kendiliğinden İYŞH gerinimi % 1 veya % 2’den fazla değildir.

3. Sözde elastik çevrimli eğitim: Sözde elastik davranışın göründüğü Md sıcaklığının altında ve Af sıcaklığının üstündeki ostenitik durumda yükü kaldırarak, yük

uygulayarak ise gerilme-nedenli martenzit üreterek tekrar eden işlemlerden oluşur. Bu yöntem için uygulanan eğitim çevriminin sayısı 5 ile 10 arasında olup müteakip soğutmada ve ısıtma durumundaki kendiliğinden şekil değişimi eğitim geriniminin bir parçasıdır.

4. ŞHE/SE çevrimli eğitimlerin kombine edilmesiyle yapılan İYHE eğitimi: (2) ve (3) no.lu metotların bazı özelliklerinin birleştirilmesi ile İYŞHE için oldukça faydalı bir yöntem bulunmuştur. Malzeme, öncelikle ostenitik durumdayken deforme edilir, daha sonra elastik gerinimi kapsayan indüklenmiş gerinim mevcutken Mf’ in altına soğutulur ve en sonunda orijinal şeklini geri alana kadar ısıtılır. Eğer bu işlemler birkaç kere tekrarlanırsa, İYHE müteakip soğutma ve ısıtma durumunda elde edilecektir. Oldukça etkili olmasına karşın bu metot, diğer metotlara göre biraz fazla karmaşıktır.

5. Deforme edilmiş martenzitik fazdaki malzemenin uygun sıcaklıklarda çevrimi ile yapılan İYHE eğitimi: Bu metot diğerlerine göre değişiktir. Sıcaklık kontrolünün kolay olmasından ötürü en çok tercih edilen eğitim metodudur. Malzeme Mf altında deforme edilir ve böylece düzensiz gerilmelere sahip martenzitik bir mikro yapı ortaya çıkar. Daha sonra deforme edilmiş durumda tutulur ve Af’in üzerine ısıtılır. Malzeme genellikle Mf altından Af üzerine, eğitim tamamlana kadar orijinal deforme edilmiş şeklinde tutularak, uygulanan çevrim birkaç defa tekrarlanır. Bu eğitim metodunun oldukça etkili olduğu kanıtlanmıştır ve uygulanması nispeten kolaydır (Fuentes vd., 2002).

Perkins’e göre Eğer şekil hafızalı bir alaşıma birçok kez çevrim uygulanırsa numunede kısmi bir “iki yönlü şekil hafıza” geliştirilebilir. Yani hem yüksek hem de düşük sıcaklık şekillerini hatırlayacak tarzda ısıtıldığında bir doğrultuda, soğutulduğunda ise zıt doğrultuda eğilebilir. İki yönlü hafıza etkisinin her bir soğutma çevriminde mikro yapıda dönüşüm-nedenli birtakım

kalıntıların bazı martenzit değişkenlerin çekirdeklenmesine neden olduğu bir mikro yapısal eğitim etkisi ile ilişkili olduğu düşünülmüştür. İki yönlü şekil hafıza davranışına dair “eğitim” birkaç yöntemle gerçekleştirilmektedir.

Numune martenzitik durumda gerindirilir, daha sonra Af üzerine ısıtılır (böylece normal bir şekil hafıza etkisi gösterir) ve ardından Mf altına soğutulur; eğer başlangıç deformasyonu yeterince büyükse ve/veya yapılan eylem birkaç kez tekrarlanmışsa soğutma durumunda iki yönlü şekil hafıza sergilenebilecektir. Örneğin, soğutma durumunda numune kendiliğinden başlangıçta düşük sıcaklıkta deforme edilmiş şekline doğru hareket edecektir. Bu olay “şekil hafıza etkisi eğitimi” olarak nitelendirilir.

Numuneye Af üzerinde defalarca gerinim uygulanır ve böylece sözde elastik etki yoluyla gerilme-nedenli martenzit yaratılır; iki yönlü şekil hafıza daha sonra Mf altına soğutularak sergilenebilir. Bu olay “gerilme nedenli martenzit eğitimi” olarak nitelendirilir.

Yukarıdaki iki eğitimin birleştirilmesiyle “birleşik eğitim” en iyi sonuçlar elde edilir. Numuneye ilk önce Af üzerinde sözde elastik olarak gerinim uygulanır ve daha sonra uygulanan gerinim devam ederken Mf altına numune soğutulur; daha sonra numuneye uygulanan yük kaldırılır ve Af üzerine ısıtılır; eğer bu işlem birkaç kez tekrarlanırsa iki yönlü şekil hafıza davranışı sergilenir (Perkins, 1981).