Title

COMPORTAMENTO DE LIGAS DE NiTi SOB FADIGA MECÂNICA POR FLEXÃO ROTATIVA

BEHAVIOR OF NiTi ALLOYS UNDER BENDING-ROTATION MECHANICAL FATIGUE

Authorship

Ana Maria Gontijo Figueiredo; Isadora Maria Oliveira Anício Costa; Brunella Campos Torres; Virgínia Magalhães Dumont; Paulo José Modenesi; Vicente Tadeu Lopes Buono

Ana Maria Gontijo Figueiredo

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Isadora Maria Oliveira Anício Costa

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Brunella Campos Torres

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Virgínia Magalhães Dumont

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Paulo José Modenesi

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Vicente Tadeu Lopes Buono

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DOI

10.5151/1516-392X-24673

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Abstract

Muitos dispositivos biomecânicos têm sido produzidos com ligas superelásticas (SE) de NiTi. Na maioria das aplicações, o material é submetido a solicitações mecânicas cíclicas, tornando seu comportamento sob fadiga um parâmetro importante. Neste trabalho são apresentados resultados de ensaios de fadiga por flexão rotativa de um fio SE, ensaiado a seis temperaturas diferentes, sob amplitudes de deformação (?a) variando de 1% a 12%. As curvas mostram que a vida em fadiga do material na fase martensítica estável (ME) é cerca de 100x maior do que na fase austenítica estável (AE). A curva do fio SE se aproxima da curva do fio AE para pequenas ?a e, com o seu aumento, se aproxima da curva do fio ME quando ?a aumenta. As superfícies de fratura obtidas foram observadas ao microscópio eletrônico de varredura e foram calculadas as áreas correspondentes à fratura por fadiga (af). Os resultados mostram que, para o fio nas fases AE e ME, af decresce continuamente com o aumento da ?a. Para o caso do fio SE, af permanece relativamente constante para valores intermediários de amplitude de deformação (2% a 8%). Para uma mesma deformação, af cresce com a redução da temperatura, com o consequente aumento do número de ciclos para falha.

Superelastic alloys are commonly used in biomechanical devices. In many applications, these devices withstand cyclic loading and therefore fatigue life is an important design parameter. This paper studies the results obtained from fatigue tests of a superelastic wire performed at six different temperatures, with strain amplitudes (?a) ranging from 1% to 12%. When tested in temperature at which martensite is stable (SM), the fatigue life is about 100 longer than in the temperature at which austenite is stable (SA). The fatigue-life curve of the superelastic wire approaches that of the SA wire for small ?a and that of the SM wire for high deformations. Fatigue growth area (FGA) was measured from the fracture surface of the specimens using a scanning electron microscope. In the superelastic wire, this area remains approximately constant after tests performed with deformations between 2% and 8%. For a given test strain, the FGA area increases when the test temperature is reduced, i.e., when the number of cycles to fracture increases.

Keywords

Ligas de NiTi; Fadiga; Superelasticidade; Trincas de fadiga

NiTi alloys; Fatigue; Superelasticity; Fatigue cracks