Desenvolvimento de novos sistemas de deteção de fissuras para autorreparação (Self-Healing)

Abstract

O presente trabalho visou o desenvolvimento de sistemas capazes de detetar, numa fase precoce, fissuras percursoras de falhas em serviço, e assim contribuir para a possibilidade de autorreparação em materiais metálicos. Fios de nitinol (NiTi) superelásticos foram caracterizados com vista a identificar as temperaturas de transformação de fase, determinar a resistividade elétrica e avaliar o comportamento à tração. Após caracterização dos fios NiTi, o seu potencial como sensor foi avaliado. Para tal, foi desenvolvido um sistema elétrico capaz de medir a diferença de potencial (ddp) nos fios de NiTi quando sujeitos a um ensaio de tração, durante o qual a transformação de fase da austenite para a martensite é induzida. Posteriormente, a ddp foi convertida em resistência elétrica. Os fios utilizados eram austeníticos à temperatura ambiente e possuíam uma resistividade elétrica da ordem de 90 μΩ.cm. O trabalho efetuado contribuiu para demonstrar que através da variação da resistência elétrica dos fios de NiTi em estudo, poderá ser possível identificar a transformação martensítica induzida por tensão. A variação da resistência elétrica dos fios quando tracionados está correlacionada com a deformação, pelo que deverá permitir a deteção de fissuras, confirmando o potencial dos fios NiTi como sensores.

The present work aimed at developing systems able to detect at an early stage cracks that may lead to service failures, and thus contribute to the possibility of selfhealing in metallic materials. Nitinol (NiTi) superelastic wires were characterized in order to identify the phase transformation temperatures, determine the electrical resistivity and evaluate their tensile behaviour. After characterizing the NiTi wires, their potential as sensor was evaluated. For this purpose, an electrical system was developed capable of recording the voltage while the NiTi wires are tested in a tensile machine, during which the phase transformation from austenite to martensite is stress-induced. Subsequently, the voltage was converted into electrical resistance. The wires were austenitic at room temperature and had a resistivity of approximately 90 μΩ.cm. The work performed contributed to demonstrate that by the variation of the electrical resistance of the NiTi wires under study, it should be possible to identify the stress-induced martensitic transformation. The variation of the electrical resistance of the wires during the tensile tests is correlated with the deformation, and should allow the detection of cracks, confirming the potential of NiTi wires as sensors.