Estudio termomecánico de vigas viscoelásticas compósitas de aleación de Ni-Ti con memoria de forma

Resumen

En este trabajo se estudió el comportamiento mecánico de vigas viscoelásticas compósitas de aleación de Ni-Ti con memoria de forma (SMAHC), fabricadas con una barra circular de aleación de Ni-Ti incorporada en un tubo cilíndrico de polipropileno (PP) de 500 mm de largo, con un diámetro externo de 50 mm y espesor de pared nominal de 7 mm, reforzado con una capa de nylon/epoxi. La barra metálica de Ni-Ti se caracterizó usando: Microscopía electrónica de barrido (MEB); Difracción de rayos X (DRX) y análisis térmico diferencial (ATD). La composición química nominal de la aleación con memoria de forma es 50.05% Ni 49.95% Ti, donde la martensita suave es la fase predominante a temperatura ambiente. Las temperaturas de transformación de fase martensita (M) a austenita (A) fueron Minico = 32 °C, Mfinal = 46 °C, Ainicio = 38 °C y Afinal = 60 °C. Para temperaturas T<Mfinal, la barra de Ni-Ti presentó la fase martensítica al 100%, mientras que para temperaturas T>Afinal se transformó completamente en la fase austenítica y el módulo de elasticidad de la SMAHC aumentó en un factor hasta de tres veces. Este cambio significativo en la rigidez del Ni-Ti, sin cambio de masa, ha motivado la aplicación de esta aleación en el control de vibración de máquinas. Las vigas SMAHC se sometieron a pruebas de flexión a tres puntos, en el régimen elástico. Los resultados experimentales mostraron que, en promedio, a 21 °C, el módulo elástico efectivo a flexión del material de polipropileno (PP) aumentó un 112%, de 757 MPa a 1609 MPa, al incorporar a este sistema la barra de Ni-Ti y la capa de refuerzo externa de nylon/epoxi, generando una viga viscoelástica inteligente. Estos últimos resultados indican que el sistema SMAHC puede funcionar como una estructura adaptativa.