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

cba ≠≠βγα ≠== o90

b

α γ

β ac

Fonte: SmartLab, Texas A&M Univ.

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.

3

Transformação sem Variação de Forma

• Resfriamento sem aplicação de cargas: transformação deaustenita para martensita geminada (acomodada)

• Com aquecimento, retorna à fase austenítica.• Neste caso, praticamente não há variação de forma.

Fonte: SmartLab, Texas A&M Univ.

4

Transformação após Aplicação de Carga Mecânica

• Se for aplicada uma carga mecânica no material na fasemartensítica 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 A0f o material recupera sua forma original de fase austenítica.

Fonte: SmartLab, Texas A&M Univ.

5

Transformação com Aplicação Contínua de Carga

Fonte: SmartLab, Texas A&M Univ.

6

Comportamento Pseudoelástico

• Pode ocorrer transformação de fase a temperaturasausteníticas, 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.

Fonte: SmartLab, Texas A&M Univ.

7

Curva Tensão - Temperatura

Fonte: SmartLab, Texas A&M Univ.

8

Transformação após Aplicação de Carga Mecânica

Fonte: SmartLab, Texas A&M Univ.

9

Curva Tensão-Deformação-Temperaturado Efeito de Memória de Forma

Fonte: SmartLab, Texas A&M Univ.

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 detensionamento 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.

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)

12

Efeito de memória de forma (térmico):transformações entre fase martensítica e austenítica

Fonte: Memory-Metalle, GmbHMartensítica geminada

Martensítica desgeminada

Austenítica

13

Aplicação de tensão na fase martensítica: mudança de estrutura de geminada para desgeminada

Geminada Desgeminada

Fonte: Memory-Metalle, GmbH

14

Pseudo-elasticidade: aplicação de esforços com o material mantido a uma temperatura de fase austenítica

Fonte: Memory-Metalle, GmbH

15

Filmes Finos de SMA