Functional and structural fatigue of NiTi alloy wires with superelastic shape memory.

O rápido crescimento na utilização de ligas com memoria de forma (LMF) trabalhando em regime de superelasticidade, principalmente aquelas do sistema NiTi, em aplicações que abrangem os campos da medicina, odontologia e engenharia em geral, faz com que um conhecimento mais especifico do comportamento desses materiais quando submetidos a solicitações mecânicas cíclicas seja de fundamental importância. Mais alem, a resposta a fadiga tanto estrutural como funcional desses materiais e de extrema importância para a segurança na sua aplicação. Os ensaios realizados neste trabalho tiveram como foco avaliar o comportamento em fadiga de fios de LMF NiTi submetidos a ensaios mecânicos de tração controlados por tensão mecânica. Mais especificamente, o objetivo foi determinar as propriedades funcionais e estruturais em fadiga de fios NiTi superelásticos de seção transversal circular e quadrada, de diâmetro 0,5 mm e lado 0,40 mm, respectivamente. A evolução da energia dissipada, das tensões de transformação, da deformação acumulada e da deformação superelástica foi determinada em função da intensidade da tensão mecânica e da frequência aplicadas nos ensaios cíclicos, dando enfase a fadiga funcional do material. Adicionalmente, o numero de ciclos ate a falha foi registrado por meio das curvas de Wohler. permitindo constatar que o fio de seção circular possui uma vida útil maior que o fio de seção quadrada. Notou-se também que as características funcionais dos dois fios dependem de forma direta da tensão de tração e da frequência de ensaio. Observou-se que, em geral, a energia dissipada (ED) diminui com o aumento dos picos de tensão e da frequência de carregamento, ao passo que a deformação acumulada (ep), a deformação superelástica (eSE), as tensões e temperaturas de transformação aumentam com o aumento das tensões de carregamento e das frequências de ensaio.The rapid growth in the use of shape memory alloys (SMA) working in superelastic regime, especially NiTi, for applications covering the fields of medicine, dentistry and engineering, makes a more specific knowledge of the behavior of these materials when subjected to cyclic mechanical stresses of fundamental importance. Further, the answer to both structural and functional fatigue of these materials is of extreme importance for safety during applications. The tests performed in this work have focused on evaluating the fatigue behavior of NiTi SMA subjected to uniaxial stress-controlled cyclic loadings. More specifically, the main objective was to determine the functional and structural properties of fatigue in superelastic NiTi SMA wires of circular and square cross section (diameter of 0.5 mm and 0.40 mm side). The evolution of dissipated energy, the transformation stresses, accumulated strain and superelastic strain were determined according to the applied stress and frequency of the mechanical tests, emphasizing functional fatigue of the material. In addition, the number of cycles to failure was recorded through Wohler curves, and it was verified that the circular NiTi SMA wires has a lifetime longer than the ones with square section. It was also noted that the performance characteristics of the two NiTi SMA wires depend directly on the applied tensile stress and test frequency. It was observed that the dissipated energy (ED) decreases with the increasing peak stress and loading frequency, while the cumulative strain (ep), superelastic strain (SSE), stresses and transformation temperatures increases with increasing tensile load and frequency