Shape-memory-alloy meta-composites: harnessing microstructural material phases to achieve resilient and tunable lightweight systems

This work investigates the potential of Cu-Al-Mn shape memory alloys (SMAs) as a novel structural material in thin sheet form, aimed at creating tunable, lightweight structures with enhanced vibration suppression properties. The thesis begins with the selection of a target Cu-Al-Mn alloy composition on the basis of state-of-the-art performance and economic considerations. The core of the work is a comprehensive experimental study that examines the damping, shape memory, and mechanical properties of the alloy, considering the impact of various thermomechanical treatments required to achieve the desired form for application. Additionally, the research explores the incorporation of Cu-Al-Mn SMA sheets as one of the layers within a Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) composite. The primary objective is to establish a fabrication and thermomechanical treatment process for Cu-Al-Mn SMAs while evaluating their potential benefits and challenges in vibration suppression applications.

Questo lavoro indaga il potenziale delle leghe a memoria di forma (SMA) Cu-Al-Mn come nuovo materiale strutturale in forma di lastre sottili, con l’obiettivo di creare strutture sintonizzabili e leggere con maggiori proprietà di soppressione delle vibrazioni. La tesi inizia con la selezione della composizione della lega Cu-Al-Mn sulla base di considerazioni economiche e di prestazioni all’avanguardia. Il cuore del lavoro è uno studio sperimentale completo che esamina lo smorzamento, la memoria di forma e le proprietà Meccaniche della lega, considerando l’impatto dei vari trattamenti termomeccanici necessari per ottenere la forma desiderata per l’applicazione. Inoltre, la ricerca esplora l’incorporazione di fogli di Cu-Al-Mn SMA come uno degli strati all’interno di un composito rinforzato con fibre di vetro (GFRP). L’obiettivo primario è stabilire un processo di fabbricazione e di trattamento termomeccanico per gli SMA Cu-Al-Mn, valutandone i potenziali vantaggi e le sfide nelle applicazioni di soppressione delle vibrazioni.