Bending rotation HCF testing of pseudoelastic Ni-Ti shape memory alloys

In the present work, a computer‐controlled test rig for simultaneous fatigue testing of several pseudoelastic NiTi wires through bending rotation is described. Bending rotation fatigue (BRF) testing represents a displacement‐controlled experiment where a straight wire is bent into a semi‐circle und forced to rotate around its axis. Thus, each point on the wire surface is subjected to alternating tension and compression. A test rig, which allows to control loading amplitudes, rotation frequencies and temperatures is described. We report preliminary results of an experimental program, which aims for a better understanding of fatigue lives, crack initiation, and crack growth in pseudoelastic NiTi wires. It was found that a good surface quality is of utmost importance to avoid early crack initiation. Wöhler curves of pseudoelastic NiTi wires typically show two different regimes depending on the maximum imposed surface strain during bending rotation fatigue testing. Larger strain amplitudes, which are associated with macroscopic formation of stress‐induced martensite, result in relatively low fatigue lives (LCF regime). In contrast, cycle numbers exceeding 107 were obtained for strain amplitudes where no large scale stress‐induced formation of martensite occurred (HCF regime). In der vorliegenden Arbeit wird ein computergesteuerter Umlaufbiege‐Versuchsstand beschrieben, mit welchem Ermüdungsversuche an mehreren Drahtproben gleichzeitig durchgeführt werden können. Bei der Umlaufbiegung wird eine zunächst gerade Drahtprobe zu einem Halbkreis gebogen und dann um die Längsachse gedreht. Jeder Punkt auf der Oberfläche erfährt so eine wechselnde Zug‐ und Druckbelastung. Mit dem Umlaufbiegeprüfstand können Dehnungsamplitude, Drehzahl und Temperatur variiert werden. In der vorliegenden Arbeit werden erste Ergebnisse aus einem Versuchsprogramm gezeigt, welches auf ein besseres Verständnis von Ermüdungslebensdauern, Rissbildungs‐ und Risswachstumsprozessen in pseudoelastischen NiTi‐Formgedächtnislegierungen abzielt. Es wurde beobachtet, dass die Oberflächengüte einen starken Einfluss auf die Ermüdungslebensdauer hat. Wöhlerkurven von pseudoelastischem NiTi zeigen zwei Bereiche. Im Fall von höheren Dehnungsamplituden, bei denen eine spannungsinduzierte martensitische Phasenumwandlung erfolgt, werden nur relativ geringe Ermüdungslebensdauern erreicht (LCF Bereich). Höhere Zyklenzahlen, die den 107er‐Bereich überschreiten, können hingegen bei niedrigeren Belastungen erreich