Improved fatigue resistance of pseudo-elastic NiTi alloys by thermo-mechanical treatment

Shape memory alloys are susceptible to two types of fatigue in addition to classical fatigue: 1. Pseudo‐elastic fatigue leads to an increase in the slope of the pseudo‐elastic plateau and final loss of pseudo‐elasticity 2. A change in transformation temperature. Usually the martensite temperature is lowered with the number of cycles until final loss of transformability. This paper describes measures to improve stability against both types of fatigue. Such methods are simple ageing in order to achieve precipitation in austenite, and thermo‐mechanical treatments such as ausforming that introduce lattice defects into austenite, which transforms subsequently into martensite. Another method consists in the introduction of defects into martensite by marforming plus subsequent ageing. This ageing treatment has two purposes. It increases the classical strength and restores the β‐phase from residual martensite and consequently it recreates transformability. It is shown that the last mentioned method leads to the greatest effect in respect to stabilisation against both types of fatigue. An additional effect of these treatments is a transition of localised to more homogeneous strain. Its relevance for fatigue resistance is still under investigation. Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit von pseudoelastischen NiTi‐Legierungen durch thermomechanische Behandlung Formgedächtnislegierungen sind zusätzlich zur klassischen Ermüdung anfällig für zwei Arten von Ermüdung. 1. Pseudo‐elastische Ermüdung führt zu einem Anstieg der Steigung im pseudo‐elastischen Plateau. Dies kann schließlich zu Verlust der Pseudo‐elastizität führen. 2. Eine Veränderung der Phasenumwandlungstemperaturen, häufig Absinken der Martensittemperaturen mit der Zyklenzahl, bis zum Verlust der Umwandlungsfähigkeit. Es werden Maßnahmen beschrieben, die der Erhöhung der Stabilität gegen beide Arten der Ermüdung dienen. Bei diesen Methoden handelt es sich sowohl um einfache Alterung des Austenits, die zur Bildung von Ausscheidungen führt, als auch um thermo‐mechanische Behandlungen wie, Ausformen, welches Gitterfehler im Austenit erzeugt, die anschließend martensitisch umwandeln. Beim Martensit‐Verformen plus nachfolgender Alterung, werden Gitterdefekte im Martensit erzeugt. Die beim Marformen angeschlossene Alterung verfolgt zwei Ziele. Sie erhöht die klassische Festigkeit und stellt die Umwandlungsfähigkeit der β‐Phase wieder her. Es hat sich gezeigt, daß die zuletzt genannte Methode den größten Effekt in Be