Razvoj legura s prisjetljivošću oblika na bazi bakra u okviru znanstveno-istraživačkih projekata na Metalurškom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu

U ovom pregledu prikazan je dio znanstvenih istraživanja pri razvoju legura s prisjetljivošću oblika (engl. Shape Memory Alloy, SMA) na bazi bakra na Metalurškom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu u razdoblju od 2006. do 2022. godine u suradnji s brojnim visokoškolskim i znanstvenim institucijama u regiji. Istraživane su sljedeće legure SMA: CuAlNi, CuAlMn, itd. Provedeno je fizikalno modeliranje uključujući numeričku simulaciju razvoja mikrostrukture i toplinsku analizu tih legura. Legure SMA rađene su u lučnoj, visokofrekventnoj i indukcijskim pećima pomoću tri različite tehnologije lijevanja: brzo skrućivanje, lijevanje u metalne i/ili grafitne kokile te kontinuirano lijevanje u šipke. Nakon toga odabrane legure su toplo i hladno valjane. Provedena je toplinska obrada (austenitizacija uz naknadno gašenje u vodi i žarenje) i karakterizacija funkcionalnih svojstava legura SMA u različitim stanjima. Za karakterizaciju, osim ispitivanja mehaničkih svojstava, primijenjene su brojne visokosofisticirane metode: optička mikroskopija (OM), pretražna (SEM) i transmisijska elektronska mikroskopija (TEM), energetsko disperzijska-spektroskopija (EDS), pretražna diferencijalna kalorimetrija (DSC), dinamičko-mehanička analiza (DMA), rendgenska difrakcija (XRD), elektrokemijska impedancijska spektroskopija (EIS) itd. Već pri lijevanju kod pojedinih legura SMA, a posebice nakon toplinske obrade austenitizacijom uz naknadno gašenje u vodi, utvrđena je martenzitna mikrostruktura koja je osnovni preduvjet za svojstvo prisjetljivosti oblika. Na temelju provedenih istraživanja po većini parametara (plastičnost, korozijska otpornost itd.) može se zaključiti da su se najbolje pokazale legure CuAlMn. Kao rezultat provedenih istraživanja na legurama SMA, prema podatcima iz baze CROSBI (na dan 23. prosinca 2022.), istraživački tim objavio je 33 rada u časopisima (od kojih su 23 rada u časopisima indeksiranim u bazi podataka Web of Science), 74 rada u zbornicima međunarodnih konferencija, 18 s
This review presents part of scientific research in the development of shape memory alloys (SMA) based on copper at the Faculty of Metallurgy of the University of Zagreb in the period from 2006 to 2022, in cooperation with a number of universities and scientific institutions in the region. The following SMA alloys were studied: CuAlNi, CuAlMn, etc. Physical modelling, including numerical simulation of microstructure evolution and thermal analysis were performed. The SMA alloys were produced in arc, high-frequency, and induction furnaces by means of three different technologies: melt spinning, casting in metallic and/or graphite moulds, and continuous casting in bars. The selected SMA alloys were then hot and cold rolled. The heat treatment (quenching and tempering) and the characterisation of the functional properties of the SMA alloys under the different conditions were carried out. Numerous sophisticated methods were used to characterise the functional properties, in addition to testing the mechanical properties: optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), dynamic mechanical analysis (DMA), X-ray diffraction (XRD), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), etc. According to several parameters (ductility, corrosion resistance, etc.), it could be concluded that CuAlMn was the best alloy. As results of this investigation on SMA alloys, according to the CROSBI database (by December 23, 2022), the research team has published 33 articles in journals (including 23 articles in journals indexed in the Web of Science database), 74 papers in proceedings of international conferences, 18 abstracts in proceedings of conferences, and 5 other papers. In addition, 1 doctoral thesis, 12 bachelor theses, and 25 master theses were prepared and defended in the field of technical sciences in the areas of metallurgy and chemical engineering.