Сверхэластичность и ее циклическая стабильность в [001]-монокристаллах и олигокристаллах сплава FeMnAlNi при деформации сжатием

В.В. Поклонов, И.В. Куксгаузен, Ю.И. Чумляков, Д.А. Куксгаузен, В.А. Кириллов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 06 ноября 2019; Исправлена: 16 декабря 2019; Принята: 16 декабря 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: В.В. Поклонов, И.В. Куксгаузен, Ю.И. Чумляков, Д.А. Куксгаузен, В.А. Кириллов. Сверхэластичность и ее циклическая стабильность в [001]-монокристаллах и олигокристаллах сплава FeMnAlNi при деформации сжатием. Письма о материалах. 2020. Т.10. №1. С.78-82
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-1-78-82

Аннотация

На [001]-ориентированных монокристаллах Fe43.5Mn34Al15Ni7.5 (ат.%) и олигокристаллах сплава Fe42.5Mn34Al15Ni7.5Ti1 (ат.%), испытывающих α–γ'-мартенситное превращение под нагрузкой, при сжатии при комнатной температуре получена сверхэластичность величиной 6.2 % и 5 %, соответственно. Монокристаллы проявляют хорошую стабильность сверхэластичности в изотермическом цикле нагрузка/разгрузка в отличие от олигокристаллов.На [001]-ориентированных монокристаллах Fe43.5Mn34Al15Ni7.5 (ат.%) и олигокристаллах (поликристаллы с крупным размером зерна более 1000 мкм) сплава Fe42.5Mn34Al15Ni7.5Ti1 (ат.%) при развитии α-γʹ-мартенситного превращения исследована сверхэластичность и стабильность сверхэластичности в изотермическом цикле нагрузка / разгрузка при деформации сжатием до 3.5 – 4 % при комнатной температуре. Методами динамического механического анализа и in-situ охлаждения / нагрева в колонне микроскопа установлено, что после закалки от 1473 К в воду и старения при Т = 473 К, 3 часа в исследуемых кристаллах не наблюдается мартенсита охлаждения. При деформации под сжимающей нагрузкой развивается мартенсит напряжения, при этом критические напряжения, необходимые для развития α-γʹ-мартенситного превращения под нагрузкой, слабо изменяются с ростом температуры испытания. Величина α, характеризующая этот рост, равна 0.56 и 0.33 МПа / К для [001]-монокристалла и олигокристалла, соответственно. Показано, что сверхэластичность в исследуемых кристаллах наблюдается в широком температурном интервале от 203 до 473 К. Максимальные значения сверхэластичности, достигнутые при комнатной температуре, равны 6.2 % и 5 % в моно- и олигокристаллах, соответственно. Монокристаллы проявляют хорошую стабильность в циклах нагрузка / разгрузка в отличие от олигокристаллов. Почти полная деградация петли сверхэластичности наблюдается после 40 и 20 циклов в моно- и олигокристаллах, соответственно. Деградация функциональных свойств при циклических воздействиях связана с появлением остаточного мартенсита. В монокристаллах оптически наблюдаются крупные ламели мартенсита преимущественно в одной системе. В олигокристаллах имеет место несколько систем мартенсита, которые взаимодействуют друг с другом, что приводит к большему рассеянию энергии и быстрой деградации свойств по сравнению с монокристаллами.

Ссылки (11)

1. P. Chowdhury, D. Canadinc, H. Sehitoglu. Mater. Sci. Eng., R. 122, 1 (2017). Crossref
2. A. Ojha, H. Sehitoglu. Int. J. Plast. 86, 93 (2016). Crossref
3. P. Huang, H. Peng, S. Wang, T. Zhou, Y. Wen. Mater. Charact. 118, 22 (2016). Crossref
4. L. W. Tseng, J. Ma, S. J. Wang, I. Karaman, M. Kaya, Z. P. Luo, Y. I. Chumlyakov. Acta Mater. 89, 374 (2015). Crossref
5. L. W. Tseng, J. Ma, B. C. Hornbuckle, I. Karaman, G. B. Thompson, Z. P. Luo, Y. I. Chumlyakov. Acta Mater. 97, 234 (2015). Crossref
6. L. W. Tseng, J. Ma, Y. I. Chumlyakov, I. Karaman. Scripta Mater. 166, 48 (2019). Crossref
7. T. Omori, H. Iwaizako, R. Kainuma. Mater. Des. 101, 263 (2016). Crossref
8. T. Omori, M. Okano, R. Kainuma. APL Materials. 1, 032103 (2013). Crossref
9. T. Omori, R. Kainuma. Shap. Mem. Superelasticity. 3, 322 (2017). Crossref
10. M. Vollmer, P. Krooß, I. Karaman, T. Niendorf. Scripta Mater. 126, 20 (2017). Crossref
11. N. G. Larchenkova. Zakonomernosti proyavleniya i tsyklicheskaya stabil’nost’ funktsional’nyh svojstv geterofaznyh monokristallov splava NiFeGaCo s pamyat’yu formy. Dissertacija na soiskanie stepeni kandidata tehnicheskih nauk. Tomsk (2019) 185 p. (in Russian) [Н. Г. Ларченкова. Закономерности проявления и циклическая стабильность функциональных свойств гетерофазных монокристаллов сплава NiFeGaCo с памятью формы: дисс. канд. физ.-мат. наук. Томск (2019) 185 с.].

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и администрации Томской области в рамках научного проекта - № 19-43-703008