Caracterização termomecânica de compósitos híbridos com memória de forma

Abstract

As ligas com memória de forma (Shape Memory Alloys – SMA) são materiais capazes de recuperar uma forma geométrica previamente estabelecida através do aquecimento. Esta singular propriedade das SMA possibilita o seu emprego em diversas situações que vão desde arcos ortodônticos e instrumentos cirúrgicos a estruturas adaptativas para controle de forma e de vibração. Devido à complexidade do seu comportamento termomecânico a sua caracterização termomecânica é um passo fundamental no desenvolvimento de aplicações baseadas em SMA. No desenvolvimento de estruturas adaptativas para controle de forma e de vibração, os compósitos híbridos com memória de forma – Shape Memory Alloy Hybrid Composites (SMAHC) – são a forma mais promissora de emprego destas ligas. Entretanto, além da complexidade associada ao comportamento das SMA, os materiais SMAHC envolvem ainda a complexidade dos compósitos, tornando a caracterização termodinâmica de materiais SMAHC ainda mais necessária. O objetivo do presente trabalho é caracterizar termomecanicamente materiais SMAHC. Tal caracterização consiste, basicamente, do levantamento de curvas tensãodeformação para diferentes combinações matriz/fios de SMA a diferentes temperaturas (nas fases martensítica e austenítica). Uma análise comparativa entre os resultados obtidos nas diferentes fases mostram como diferentes propriedades mecânicas (módulo de elasticidade, máxima deformação e tensão de ruptura trativa) se comportam em função da temperatura e da fração volumétrica de SMA. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The Shape Memory Alloys - SMA - are materials with the ability to recover a certain geometric form previously established upon heating. This singular behavior enables their application in many situations, from orthodontic arches and medical instruments to adaptative structures for shape and vibration control. Due to the complexity of their thermomechanical behavior the thermomechanical characterization of the SMA is a fundamental step in the development of applications based on SMA. In the development of adaptative structures for shape and vibration control the shape memory alloy hybrid composites - SMAHC - is the most promising way to explore these alloys. Therefore, in adition to the complexity of the thermomechanical behavior of the SMA the SMAHC materials involves the complexity of the composite too, becoming the thermomechanical characterization even more necessary. The aim of the present work is to characterize thermomechanically SMAHC materials. Such characterization consists, basically, of obtaining stress-strain curves for different combinations matrix/SMA wires at different temperatures (in martensitic and austenitic phases). A comparative analysis of the obtained results in the different phases show how the different mechanical properties (elastic modulus, ultimate strain and ultimate tensile stress) behave as function of temperature and SMA volume fraction.