Published April 12, 2024
| Version v1
Publication
Open
Dynamic Mechanical Damping Analysis of up/step-quenched Cu-Zn-Sn-based Shape Memory Alloys
- 1. Federal University of Technology Owerri
- 2. Federal University of Technology
Description
Abstract The effect of thermal quenching procedures on the damping properties of Cu-Zn-Sn-based SMAs is reported. Three compositions of Cu-Zn-Sn-based SMAs designated A (Cu-15.6Zn-12.1Sn), B (Cu-26.1Zn-9.3Sn), and C (Cu-29.6Zn-8.9Sn) samples produced by the casting process were subjected to direct quenching, up-quenching, and step-quenching treatments. The microstructure of the samples was examined using the backscattered electron microscope with fixtures for energy-dispersive spectroscopy analysis. The damping properties were assessed on a dynamic mechanical analyzer and presented in terms of tan delta. The microstructures of Cu-Zn-Sn-based SMAs consist of γ-Cu5Zn8 and Cu4 major phases containing some black dot precipitation and a small amount of white circular precipitates in the parent phase. For the A alloys, the step-quenched samples exhibited the highest damping capacity with peak internal friction of 0.041 at 37℃, which is greater than 0.028 at 37℃ and 0.26 at 25℃ obtained for the up-quenched and direct-quenched samples respectively. The step-quenched B alloys show the highest damping capacity with peak internal friction of 0.104 at 227℃, which is far greater than 0.053 at 23℃ and 0.034 at 35℃ obtained for the up-quenched and direct-quenched samples respectively. For the C alloys, the up-quenched samples show the highest damping capacity with peak internal friction of 0.053 at 235℃, which is greater than the peak values of 0.037 at 238℃ obtained for the step-quenched samples. Direct-quenched samples gave the lowest damping capacity with a peak value of 0.027 at 235℃. In general, step-quenching treatment effectively improved the damping properties of Cu-Zn-Sn-based SMAs.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص تم الإبلاغ عن تأثير إجراءات التبريد الحراري على خصائص التخميد لـ SMAs المستندة إلى Cu - Zn - Sn. تم إخضاع ثلاث تركيبات من SMAs المستندة إلى Cu - Zn - Sn المصنفة A (Cu-15.6Zn-12.1Sn)، B (Cu-26.1Zn-9.3Sn)، و C (Cu-29.6Zn-8.9Sn) التي تنتجها عملية الصب لعلاجات التبريد المباشر، والتبريد، والتبريد التدريجي. تم فحص البنية المجهرية للعينات باستخدام المجهر الإلكتروني المشتت عكسيًا مع تركيبات لتحليل التحليل الطيفي المشتت للطاقة. تم تقييم خصائص التخميد على محلل ميكانيكي ديناميكي وتم تقديمها من حيث دلتا التان. تتكون الهياكل الدقيقة لـ SMAs القائمة على Cu - Zn - Sn من مراحل رئيسية γ - Cu5Zn8 و Cu4 تحتوي على بعض هطول النقاط السوداء وكمية صغيرة من الرواسب الدائرية البيضاء في المرحلة الأم. بالنسبة للسبائك A، أظهرت العينات المروية المتدرجة أعلى قدرة تخميد مع ذروة احتكاك داخلي تبلغ 0.041 عند 37درجة مئوية، وهو أكبر من 0.028 عند 37درجة مئوية و 0.26 عند 25درجة مئوية تم الحصول عليها للعينات المروية والمروية مباشرة على التوالي. تُظهر سبائك B المهدئة أعلى قدرة تخميد مع ذروة احتكاك داخلي تبلغ 0.104 عند 227درجة مئوية، وهو أكبر بكثير من 0.053 عند 23درجة مئوية و 0.034 عند 35درجة مئوية تم الحصول عليها للعينات المهدئة والمهدئة مباشرة على التوالي. بالنسبة لسبائك الكربون، تُظهر العينات المهدأة أعلى قدرة تخميد مع ذروة احتكاك داخلي تبلغ 0.053 عند 235درجة مئوية، وهي أكبر من قيم الذروة البالغة 0.037 عند 238درجة مئوية التي تم الحصول عليها للعينات المهدأة. أعطت العينات المهدأة مباشرة أقل قدرة تخميد بقيمة ذروة 0.027 عند 235درجة مئوية. بشكل عام، أدى علاج التبريد التدريجي إلى تحسين خصائص التخميد بشكل فعال لـ SMAs المستندة إلى Cu - Zn - Sn.Translated Description (French)
Résumé L'effet des procédures de trempe thermique sur les propriétés d'amortissement des SMA à base de Cu-Zn-Sn est rapporté. Trois compositions d'échantillons SMA à base de Cu-Zn-Sn désignés A (Cu-15,6Zn-12,1Sn), B (Cu-26,1Zn-9,3Sn) et C (Cu-29,6Zn-8,9Sn) produits par le procédé de coulée ont été soumises à des traitements de trempe directe, de trempe ascendante et de trempe étagée. La microstructure des échantillons a été examinée à l'aide du microscope électronique rétrodiffusé avec des dispositifs pour l'analyse par spectroscopie à dispersion d'énergie. Les propriétés d'amortissement ont été évaluées sur un analyseur mécanique dynamique et présentées en termes de tan delta. Les microstructures des SMA à base de Cu-Zn-Sn sont constituées de phases principales γ-Cu5Zn8 et Cu4 contenant une certaine précipitation de points noirs et une petite quantité de précipités circulaires blancs dans la phase mère. Pour les alliages A, les échantillons trempés par étapes présentaient la capacité d'amortissement la plus élevée avec un pic de frottement interne de 0,041 à 37℃, qui est supérieur à 0,028 à 37℃ et 0,26 à 25℃ obtenus pour les échantillons soumis à une trempe ascendante et à une trempe directe respectivement. Les alliages B à trempe étagée présentent la capacité d'amortissement la plus élevée avec un pic de frottement interne de 0,104 à 227℃, ce qui est bien supérieur à 0,053 à 23℃ et 0,034 à 35℃ obtenus pour les échantillons à trempe ascendante et à trempe directe respectivement. Pour les alliages C, les échantillons trempés montrent la capacité d'amortissement la plus élevée avec un frottement interne maximal de 0,053 à 235℃, ce qui est supérieur aux valeurs maximales de 0,037 à 238℃ obtenues pour les échantillons trempés par étapes. Les échantillons à trempe directe ont donné la capacité d'amortissement la plus faible avec une valeur de crête de 0,027 à 235℃. En général, le traitement de trempe par étapes a efficacement amélioré les propriétés d'amortissement des SMA à base de Cu-Zn-Sn.Translated Description (Spanish)
Resumen Se informa el efecto de los procedimientos de enfriamiento térmico en las propiedades de amortiguación de las SMA basadas en Cu-Zn-Sn. Tres composiciones de muestras de SMA basadas en Cu-Zn-Sn designadas A (Cu-15.6Zn-12.1Sn), B (Cu-26.1Zn-9.3Sn) y C (Cu-29.6Zn-8.9Sn) producidas por el proceso de fundición se sometieron a tratamientos de enfriamiento brusco, enfriamiento brusco y enfriamiento brusco directos. La microestructura de las muestras se examinó utilizando el microscopio electrónico retrodispersado con accesorios para el análisis de espectroscopía de dispersión de energía. Las propiedades de amortiguación se evaluaron en un analizador mecánico dinámico y se presentaron en términos de tan delta. Las microestructuras de las SMA basadas en Cu-Zn-Sn consisten en fases principales de γ-Cu5Zn8 y Cu4 que contienen algo de precipitación de puntos negros y una pequeña cantidad de precipitados circulares blancos en la fase madre. Para las aleaciones A, las muestras templadas por etapas exhibieron la mayor capacidad de amortiguación con una fricción interna máxima de 0.041 a 37℃, que es mayor que 0.028 a 37℃ y 0.26 a 25℃ obtenidas para las muestras templadas hacia arriba y templadas directamente, respectivamente. Las aleaciones B templadas por etapas muestran la mayor capacidad de amortiguación con un pico de fricción interna de 0.104 a 227℃, que es mucho mayor que 0.053 a 23℃ y 0.034 a 35℃ obtenidos para las muestras templadas hacia arriba y templadas directamente, respectivamente. Para las aleaciones C, las muestras templadas hacia arriba muestran la mayor capacidad de amortiguación con una fricción interna máxima de 0.053 a 235℃, que es mayor que los valores máximos de 0.037 a 238℃ obtenidos para las muestras templadas por etapas. Las muestras templadas directamente dieron la capacidad de amortiguación más baja con un valor máximo de 0.027 a 235℃. En general, el tratamiento de enfriamiento por etapas mejoró eficazmente las propiedades de amortiguación de las SMA basadas en Cu-Zn-Sn.Files
pdf.pdf
Files
(11.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:fdd19e93450e8bae515f29ec6ff954d6
|
11.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحليل التخميد الميكانيكي الديناميكي لسبائك ذاكرة الشكل المستندة إلى Cu - Zn - Sn المهدأة لأعلى/خطوة
- Translated title (French)
- Analyse mécanique dynamique de l'amortissement des alliages à mémoire de forme à base de Cu-Zn-Sn à trempe ascendante/étagée
- Translated title (Spanish)
- Análisis de amortiguación mecánica dinámica de aleaciones de memoria de forma basadas en Cu-Zn-Sn con atenuación ascendente/escalonada
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4394770762
- DOI
- 10.1088/2053-1591/ad3e4f