ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СВЕРХЭЛАСТИЧНОСТЬ В [001]-МОНОКРИСТАЛЛАХ Ni54Mn12Ga25Fe9 ПРИ ДЕФОРМАЦИИ СЖАТИЕМ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования высокотемпературной сверхэластичности, температурной зависимости критических напряжений образования мартенсита, предела текучести мартенсита и аустенита в [001]-монокристаллах Ni54Mn12Ga25Fe9 при деформации сжатием. С ростом температуры испытания после роста и после закалки в монокристаллах происходит уменьшение предела текучести мартенсита на 640–700 МПа и увеличение на порядок коэффициента деформационного упрочнения. При высоких температурах это приводит к достижению предела текучести мартенсита, развитию пластической деформации в процессе мартенситного превращения и окончанию интервала сверхэластичности. Отжиг при 1273 К, 4 ч с закалкой приводит к увеличению предела текучести мартенсита на 250–350 МПа во всем температурном интервале испытаний, по сравнению с монокристаллами после роста, что вызывает расширение интервала сверхэластичности от DТСЭ = 115 К (308–423 К) до DТСЭ = 155 К (318–473 К).

Об авторах

Максим Сергеевич Дмитриенко

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: max06.2002@mail.ru
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Екатерина Евгеньевна Тимофеева

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: timofeeva_katie@mail.ru
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Елена Юрьевна Панченко

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: panchenko@mail.tsu.ru
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Мария Валериевна Жердева

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: zhmv98@mail.ru
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Аида Тохметова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: aida-tx@mail.ru
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Антон Игоревич Тагильцев

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: antontgl@gmail.com
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Юрий Иванович Чумляков

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: chum@phys.tsu.ru
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

Список литературы

  1. Ma J., Karaman. I., Noebe R.D. High temperature shape memory alloys // Intern. Mater. Rev. 2010. V. 55. No. 5. P. 257–315.
  2. Mohd Jani J., Leary M., Subic A., Gibson M.A. A review of shape memory alloy research, applications
  3. and opportunities // Mater. Design. 2014. V. 56. P. 1078–1113.
  4. Gerstein G., L’vov V.A., Kosogor A., Maier H.J. Internal pressure as a key thermodynamic factor to obtain high-temperature superelasticity of shape memory alloys // Mater. Letters. 2018. V. 210. P. 252–254.
  5. Zhang J., Chen T., Li W., Bednarcik J., Dippel A.-C. High temperature superelasticity realized in equiatomic Ti-Ni conventional shape memory alloy by severe cold rolling // Mater. Design. 2020. V. 193. P. 108875.
  6. Liu Y., Ma Z., Li S., Yan P., Hou Q., Sun J. The Effect of Fe Content on the Shape Memory Effect of
  7. Ni-Mn-Ga-Fe Shape Memory Alloy Microwires after Ordering Heat Treatment // Metals. 2024. V. 14. P. 1167.
  8. You Y., Wang J., Su X., Guo X., Moumni Z., Zhang W. Effect of plasticity on superelasticity and hysteretic dissipation of NiTi shape memory alloy // Mater. Today Comm. 2020. V. 24. P. 101137.
  9. Zhu Y., Liu J., Li X., Li J., Zhang L., Li B. Improving the temperature stability of superelastic stress of Cu-Al-Mn shape memory alloy in a wide temperature rang by torsion pre-deformation // Mater. Letters. 2023. V. 341. P. 134214.
  10. Oliveira J.P., Miranda R.M., Schell N., Braz Fernandes F.M. High strain and long duration cycling behavior of laser welded NiTi sheets // Intern. J. Fatigue. 2016. V. 83. P. 195–200.
  11. Tolea F., Sofronie M., Crisan A.D., Popescu B., Tolea M., Valeanu M. Effect of thermal treatments in Ni–Fe–Ga with Co substitutions and Ni–Mn–Ga melt spun ribbons // Procedia Structural Integrity. 2016. V. 2. P. 1473–1480.
  12. Sozinov A., Musiienko D., Saren A., Veřtát P., Straka L., Heczko O., Zelený M., Chulist R., Ullakko K. Highly mobile twin boundaries in seven-layer modulated Ni–Mn–Ga–Fe martensite // Scripta Mater. 2020. V. 178. P. 62–66.
  13. Xin Y., Chai L. Microstructure and martensitic transformation behavior of Ni56-xMn25FexGa19 shape memory alloys // Rare Metals. 2013. V. 33. No. 1. P. 41–46.
  14. Ma Y., Xu L., Li Y., Jiang C., Xu H., Lee Y.-K. Martensitic transformation, ductility, and shape-memory effect of polycrystalline Ni56Mn25–xFexGa19 alloys // Zeitschrift Für Metallkunde. 2005. V. 96. No. 8. P. 843–846.
  15. Wang H.B., Chen F., Gao Z.Y., Cai W., Zhao L.C. Effect of Fe content on fracture behavior of Ni–Mn–Fe–Ga ferromagnetic shape memory alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 438–440. P. 990–993.
  16. Liu Y., Zhang X., Liu J., Xing D., Shen H., Chen D., Sun J. Superelasticity in Polycrystalline Ni-Mn-Ga-Fe Microwires Fabricated by Melt-extraction // Mater. Research. 2015. V. 18. No. 1. P. 61–65.
  17. Bozer A., Yaşar E. Thermal, Mechanic, and Magnetic Properties of Ni54Mn18Ga20Fe8 Magnetic Shape Memory Alloy // The International J. Eng. Sci. 2017. V. 6. No. 9. P. 68–73.
  18. Yang S.Y., Liu Y., Wang C.P., Shi Z., Liu X.J. The mechanism clarification of Ni–Mn–Fe–Ga alloys with excellent and stable functional properties // J. Alloys Compounds. 2013. V. 560. P. 84–91.
  19. Liu Y., Lang Z., Shen H., Liu J., Sun J. Martensitic Transition and Superelasticity of Ordered Heat Treatment Ni–Mn–Ga–Fe Microwires // Metals. 2022. V. 12. P. 1546.
  20. Тимофеева Е.Е., Панченко Е.Ю., Дмитриенко М.C., Янушоните Э.И., Фаткуллин И.Д., Чумляков Ю.И. Разработка сплавов NiMnGaFe с высокотемпературной сверхэластичностью // Письма в ЖЭТФ. 2025. Т. 51. № 11. С. 46–51.
  21. Wang W.H., Wu G.H., Chen J.L., Yu C.H., Gao S.X., Zhan W.S., Wang Z., Gao Z.Y., Zheng Y.F., Zhao L.C. Stress-free two-way thermoelastic shape memory and field-enhanced strain in Ni52Mn24Ga24 single crystals // Appl. Phys. Letters. 2000. V. 77. No. 20. P. 3245–3247.
  22. Kreissl M., Neumann K.-U., Stephens T., Ziebeck K.R.A. The influence of atomic order on the magnetic and structural properties of the ferromagnetic shape memory compound Ni2MnGa // J. Phys.: Condensed Matter. 2003. V. 15. No. 22. P. 3831–3839.
  23. Umetsu R.Y., Ando H., Yamashita S., Endo K., Nishihara H., Kainuma R., Kanomata T., Ziebeck K.R.A. Phase diagram and magnetic moment of Ni50+xMn27–xGa23 ferromagnetic shape memory alloys // J. Alloys Compounds. 2013. V. 579. P. 521–528.
  24. Pozo Lopez G., Condo A.M., Giordano R.N., Urreta S.E., Haberkorn N., Winkler E., Fabietti L.M. Microstructure and magnetic properties of as-cast Ni2MnGa alloys processed by twin roller mlt spinning // J. Magn. Magn. Mater. 2013. V. 335. P. 75–85.
  25. Santamarta R., Cesari E., Font J., Muntasell J., Pons J., Dutkiewicz J. Effect of atomic order on the martensitic transformation of Ni–Fe–Ga alloys // Scripta Mater. 2006. V. 54. P. 1985–1989.
  26. Xiao S., Valadkhani A., Rommel S., Canfield P.C., Aindow M., Valentí R., Lee S.-W. Tension-compression asymmetry in superelasticity of SrNi2P2 single crystals and the influence of low temperatures // Acta Mater. 2024. V. 274. P. 119989.
  27. Timofeeva E.E., Panchenko E.Y., Chumlyakov Y.I., Maier H.J., Gerstein G. Peculiarities of High-Temperature Superelasticity in Ni–Fe–Ga Single Crystals in Compression // Techn. Phys. Letters. 2017. V. 43. No. 6. P. 86–94.
  28. Chumlyakov Yu.I., Kireeva I.V., Panchenko E.Yu., Timofeeva E.E., Pobedennaya Z.V., Chusov S.V., Karaman I., Maier H., Cesari E., Kirillov V.A. High-temperature superelasticity in CoNiGa, CoNiAl, NiFe-Ga, and TiNi monocrystals // Russian Phys. Journal. 2008. V. 51. No. 10. P. 1016–1036.
  29. Timofeeva E.E., Panchenko E.Y., Zherdeva M.V., Tokhmetova A.B., Surikov N.Y., Chumlyakov Y.I., Karaman I. The Effect of Thermal Treatment on Microstructure and ThermalInduced Martensitic Transformations in Ni44Fe19Ga27Co10 Single Crystals // Metals. 2022. V. 12. P. 1960.
  30. Pons J., Chernenko V.A., Santamarta R., Cesari E. Crystal structure of martensitic phases in Ni–Mn–Ga shape memory alloys // Acta Mater. 2000. V. 48. P. 3027–3038.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).