Dynamic growth mechanism of martensite crystal faces with {110} habits

N.M. Kashchenko ORCID logo , M.P. Kashchenko ORCID logo , V.G. Chashchina ORCID logo show affiliations and emails
Received 17 February 2025; Accepted 26 March 2025;
Citation: N.M. Kashchenko, M.P. Kashchenko, V.G. Chashchina. Dynamic growth mechanism of martensite crystal faces with {110} habits. Lett. Mater., 2025, 15(2) 84-90
BibTex   https://doi.org/10.48612/letters/2025-2-84-90

Abstract

Calculation of the elastic field characteristics at  Z = 3000, R = 200, describing the formation of a layer parallel to the habit plane.The dynamic theory of martensitic transformations (MT) considers the formation of habit planes of martensitic crystals as a result of the propagation of controlling wave process (CWP) CWP is generated by the occurrence of an initial excited state (IES) of the oscillatory type in the elastic fields of defects. The general ideology allows, by comparing the observed habits with the calculations of the dislocation loops elastic fields, to identify dislocation nucleation centers. In a number of cases (In-Tl alloys, Ni50Mn50 alloys, Heusler alloys…) during MT in alloys with shape memory, habits {110} are observed (in the basis of the initial cubic phase), which often have a fine twin structure with the same type orientations of twin boundaries. In this case, the formation of martensite crystals is associated with a CWP containing longitudinal waves (both relatively long-wave (ℓ) and short-wave (s)) propagating along the 4th-order symmetry axes. The habits {110} of the initial martensite crystal are associated with the rectilinear sections of dislocation loops with directions Λ along <001> and Burgers vectors along <010> (or <110>), orthogonal to Λ. It is shown that the elastic field of a dislocation loop framing the habit plane of the formed crystal can initiate lateral crystal growth described by the same universal dynamic model. It is noted that similar conclusions can be made with respect to the growth of other crystal faces.

References (25)

1. G. V. Kurdyumov, L. M. Utevsky, R. I. Entin, Transformations in iron and steel, Moscow, Nauka, 1977, 238 p. (in Russian) [Г. В. Курдюмов, Л. М. Утевский, Р. И. Энтин, Превращение в железе и стали, Москва, Наука, 1977, 236 с.].
2. R. P. Bunshah, R. F. Mehl, Rate of propagation of martensite, Trans. AIME 197 (1953) 1251-1258.
3. F. L. Lokshin, Rate of martensitic transformation, Nauchnie Dokladi Visshei Shkoli, Moscow, Metallurgiia 2 (1958) 205 - 208. (in Russian) [Ф. Л. Локшин, Скорость мартенситного превращения, Научные доклады высшей школы, Москва, Металлургия 2 (1958) 205 - 208.].
4. F. L. Lokshin, Dynamic Theory of Martensitic Transformation, Proceedings of Novocherkassk Polytechnic Institute 771 / 85, 1957, 150 p. [Ф. Л. Локшин, Динамическая теория мартенситного превращения, Тр. Новочеркас. политехн. ин-та 771 / 85 (1957) 150 с.].
5. Yu. I. Meshcheryakov, M. P. Kashchenko, V. B. Vasilkov, S. A. Atroshenko, On the supersonic propagation of martensitic transformation fronts, Tech. Phys. Lett. 19 (1993) 75 - 78. (in Russian) [Ю. И. Мещеряков, М. П. Кащенко, В. Б. Васильков, С. А. Атрошенко, О сверхзвуковом распространении фронтов мартенситных превращений, инициированных ударным нагружением, Письма в ЖТФ 19 (1993) 75 - 78.].
6. M. P. Kashchenko, Wave Model of Martensite during γ−α Transformation in Iron Based Alloys. 2nd Edition, corrected and improved, Moscow-Izhevsk, NITS “Regular and Chaotic Dynamics”, Izhevsk Institute of Computer Science, 2010, 280 p. (in Russian) [М. П. Кащенко, Волновая модель роста мартенсита при γ−α превращении в сплавах на основе железа, изд. 2-е, испр. и дополн., Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Ижевский институт компьютерных исследований, 2010, 280 с.].
9. N. M. Kashchenko, M. P. Kashchenko, Wave control of martensite crystal growth, in: Collection of articles based on the results of the Sixth Professorial Forum (Moscow, Russia 14 - 16 November 2023), Vol. 2, All-Russian public organization “Russian Professorial Assembly”, Moscow, Russia, 2023, 281- 288. (in Russian) [Н. М. Кащенко, М. П. Кащенко, Волновое управление ростом мартенситного кристалла, Наука и образование как основа развития России. Кадры для инновационной экономики: Сборник статей по итогам Шестого Профессорского форума 14 - 16 ноября 2023 г. Том 2, Москва, 14 - 16 ноября 2023 года. - Москва: Общероссийская общественная организация «Российское профессорское собрание», 2023, c. 281 - 288.].
10. M. P. Kashchenko, V. G. Chashchina, Experimental foundations of the dynamic theory of martensitic transformations, UGLTU, Ekaterinburg, 2020, 46 p. (in Russian) [В. Г. Чащина, М. П. Кащенко, Экспериментальные основания динамической теории мартенситных превращений, Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, 2020, 46 с.].
17. E. C. Bain, The nature of martensite, Trans. AIME 70 (1924) 25 - 46.
23. O. B. Naimark, L. V. Filimonova, V. A. Barannikov, V. A. Leont'ev, S. V. Uvarov, Nonlinear dynamics of reversible plasticity of shape memory alloys, Physical Mesomechanics, 6 5 (2001) 13 - 28. (in Russian) [О. Б. Наймарк, Л. В. Филимонова, В. А. Баранников, В. А. Леонтьев, С. В. Уварова, Нелинейная динамика обратимой пластичности в сплавах с эффектом памяти формы, Физическая мезомеханика, 4 5 (2001) 13 - 28.].