Эффект стабилизации мартенсита в никелиде титана после предварительной деформации путём охлаждения под нагрузкой в неполном интервале превращения

Эффект стабилизации мартенсита в никелиде титана после предварительной деформации путём охлаждения под нагрузкой в неполном интервале превращения

Автор: Ребров Т.В., Волков А.Е., Вуколов Е.А., Беляев Ф.С., Волкова Н.А., Евард М.Е.

Журнал: Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика @vestnik-pnrpu-mechanics

Статья в выпуске: 6, 2024 года.

Бесплатный доступ

При использовании термочувствительных датчиков и термоприводов на основе сплавов с памятью формы (СПФ) необходимо учитывать влияние факторов, способных смещать температуры мартенситных превращений (МП). Одним из таких факторов является эффект стабилизации мартенсита (ЭСМ), который проявляется в повышении температур обратного МП после предварительной деформации. Ранее проведённые исследования ЭСМ позволили на основе экспериментальных данных выдвинуть гипотезу, что данный эффект обусловлен повреждением границ ориентационных доменов мартенсита. Это позволяет предположить, что минимизация или устранение ЭСМ возможна при сведении к минимуму повреждений данных границ. Одним из способов достижения этого является охлаждение СПФ из аустенитного состояния под постоянной нагрузкой в неполном температурном интервале превращения. Численные эксперименты, выполненные в рамках микроструктурной модели, учитывающей ЭСМ, позволили определить зависимость смещения температур обратного превращения от величины доли прямого превращения, достигнутой при охлаждении. Результаты показали, что смещение температур остаётся нулевым или незначительным до достижения определённой критической доли превращения.

Еще

Сплавы с памятью формы, никелид титана, стабилизация мартенсита, моделирование, микроструктурная модель, мартенситные превращения, повреждение границ, охлаждение под нагрузкой

Короткий адрес: https://sciup.org/146283062

IDR: 146283062   |   DOI: 10.15593/perm.mech/2024.6.10

Список литературы Эффект стабилизации мартенсита в никелиде титана после предварительной деформации путём охлаждения под нагрузкой в неполном интервале превращения

  • Athermal stabilization of Cu–Al–Be β1′ martensite due to plastic deformation and heat treatment / S. Kustov, J. Pons, E. Cesari, M. Morin, J. Van Humbeeck // Mater Sci Eng A. – 2004. – Vol. 373(1-2). – P. 328–38.
  • Chemical and mechanical stabilization of martensite / S. Kustov, J. Pons, E. Cesari, J. Van Humbeeck // Acta Materialia. – 2004. – Vol. 52. – P. 4547–59.
  • Mechanical Stabilization of Martensite in Cu–Ni–Al Single Crystal and Unconventional Way to Detect It / O. Heczko [et al.] // Shape Memory and Superelasticity. – 2018. – Vol. 4, no. 1. – P. 77–84.
  • Transformation behaviour and martensite stabilization in the ferromagnetic Co–Ni–Ga Heusler alloy / V.A. Chernenko [et al.] // Scripta Materialia. – 2004. – Vol. 50, no. 2. – P. 225–229.
  • Martensite stabilization in shape memory alloys – Experimental evidence for short-range ordering / P.M. Kadletz [et al.] // Materials Letters. – 2015. – Vol. 159. – P. 16–19.
  • Deformation induced martensite stabilization of NiTi in constrained composite systems / S. Bakhtiari [et al.] // Materials Science & Engineering A: Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing. – 2022. – Vol. 857. – P. 144128.
  • The effects of cold rolling on the martensitic transformation of an equiatomic Ti Ni alloy / H.C. Lin, S.K. Wu, T.S. Chou, H.P. Kao // Acta Metallurgica et Materialia. – 1991. – Vol. 39(9). – P. 2069–2080.
  • M. Piao, K. Otsuka, S. Miyazaki, H. Horikawa. Mechanisms of the As temperature increase by pre-deformation in thermoelastic alloys // Materials Transactions JIM. – 1993. – Vol. 34(10). – P. 919–929.
  • Liu, Y. Stabilisation of martensite due to shear deformation via variant reorientation in polycrystalline NiTi / Y. Liu, D. Favier // Acta Materialia. – 2000. – Vol. 48. – P. 3489–3499.
  • Liu, Y. Thermodynamic analysis of the martensitic transformation in NiTi-I. Effect of heat treatment on transformation behaviour / Y. Liu, P.G. McCormick // Acta Metallurgica et Materialia. – 1994. – Vol. 42(7). – P. 2401–2406. DOI: 10.1016/0956-7151(94)90318-2
  • Liu, Y. Effect of deformation by stress-induced martensitic transformation on the transformation behaviour of NiTi / Y. Liu, G.S. Tan // Intermetallics. – 2000. – Vol. 8. – P. 67–75.
  • Tan, G. Comparative study of deformation-induced martensite stabilization via martensite reorientation and stress-induced martensitic transformation in NiTi / G. Tan, Y. Liu // Intermetallics. – 2004. – Vol. 12(4). – P. 373–381. DOI: 10.1016/j.intermet.2003.11.008
  • Liu Y. Mechanistic simulation of deformation-induced martensite stabilization / Y. Liu // Mater. Sci. Eng. A378. – 2004. – P. 459–464.
  • Liu, Y. Deformation-induced martensite stabilisation in [100] single-crystalline Ni–Ti / Y. Liu, G. Tan, S. Miyazaki // Mater. Sci. Eng. A 438 (440). – 2006. – P. 612–616.
  • Ortin, J. Thermodynamics of thermoelastic martensitic / J. Ortin, A. Planes // Acta Metallurgica. – 1989. – Vol. 37. – P. 1433–1441. DOI: 10.1016/0001-6160(89)90175-2
  • Wollants, P. Thermally- and stress-induced thermoelastic martensitic transformations in the reference frame of the equilibrium thermodynamics / P. Wollants, J.R. Roos, L. Delaey // Progr. Mater. Sci. – 1993. – Vol. 37. – P. 227–288. DOI: 10.1016/0079-6425(93)90005-6
  • Influence of chemical composition of NiTi alloy on the martensite stabilization effect / S. Belyaev, N. Resnina, E. Iaparova, A. Ivanova, T. Rakhimov, V. Andreev // Journal of Alloys and Compounds. – 2019. – Vol. 787. – P. 1365–1371. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.01.326
  • Martensite stabilisation effect in Ni-rich NiTi shape memory alloy with different structure and martensitic transformations / S. Belyaev, N. Resnina, T. Rakhimov, V. Andreev // Sensors and Actuators A: Physical. – 2020. – Vol. 305. – P. 111911. DOI: 10.1016/j.sna.2020.111911
  • Martensite Stabilization Effect in the Ni50Ti50 Alloy After Preliminary Deformation by Cooling Under Constant Stress / S. Belyaev, N. Resnina, A. Ivanova [et al.] // Shap. Mem. Superelasticity. – 2020. – Vol. 6. – P. 223–231. DOI: 10.1007/s40830-020-00282-2
  • Damage of the martensite interfaces as the mechanism of the martensite stabilization effect in the NiTi shape memory alloys / S. Belyaev, N. Resnina, I. Ponikarova, E. Iaparova, T. Rakhimov, A. Ivanova, N. Tabachkova, V. Andreev // Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Vol. 921. – P. 166189.
  • Моделирование эффекта стабилизации мартенсита в никелиде титана после деформации в мартенситном состоянии / Ф.С. Беляев, А.Е. Волков, Н.А. Волкова, Е.А. Вуколов, М.Е. Евард, Т.В. Ребров // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2023. – Т. 29, № 4. – С. 470–482.
  • The effect of martensite stabilization in titanium nickelide after various methods of pre-deformation: simulation with a single set of constants / F.S. Belyaev, A.E. Volkov, N.A. Volkova, E.A. Vukolov, M.E. Evard, T.V. Rebrov // Materials Physics and Mechanics. – 2024.
  • A microstructural model of SMA with microplastic deformation and defects accumulation: Application to thermocyclic loading / F. Belyaev, M. Evard, A. Volkov, N. Volkova // Mater Today Proc. 2, Suppl. – 2015. – Vol. 3. – S583–S587.
  • Microstructural modeling of a TiNi beam bending / A.E. Volkov, M.E. Evard, N.A. Volkova, E.A. Vukolov // Mater Phys Mech. – 2023. – Vol. 51(2). – P. 177–86.
  • Aging Effect on the One-Way and Two-Way Shape Memory in TiNi-Based Alloys / F.S. Beliaev, M.E. Evard, E.S. Ostropiko, A.I. Razov, A.E. Volkov // Shap. Mem. Superelasticity. – 2019. – Vol. 5(3). – P. 218–29.
  • Salzbrenner, R.J. On the thermodynamics of thermoelastic martensitic transformations / R.J. Salzbrenner, M. Cohen // Acta Metallurgica. – 1979. – Vol. 27. – P. 739–48.
  • Patoor, E. Micromechanical modelling of superelasticity in shape memory alloys / E. Patoor, A. Eberhardt, M. Berveiller // J Phys IV. – 1996. – C1-6. – P. 277–92.
  • Determination of the origin for the dissymmetry observed between tensile and compression tests on shape memory alloys / E. Patoor, M. El Amrani, A. Eberhardt, M. Berveiller // J Phys IV. – 1995. – Vol. 5. – P. 495–500.
  • Self-accommodation of B19′ martensite in Ti-Ni shape memory alloys – Part I. Morphological and crystallographic studies of variant selection rule / M. Nishida, T. Nishiura, H. Kawano, T. Imamura // Philosophical Magazine. – 2012. – Vol. 92. – P. 2215–2233.
  • Madangopal, K. Self-accommodation in Ni-Ti shape memory alloys / K. Madangopal, J. Singh, S. Benerjee // Scripta Metallurgica. – 1991. – Vol. 25. – P. 2153–2158.
  • Madangopal, K. The Nature of Self-Accommodation in Ni-Ti Shape Memory Alloys / K. Madangopal, J.B. Singh, S. Banerjee // Scripta Metallurgica et Materialia. – 1993. – Vol. 29. – P. 725–728.
  • Трусов, П.В. Физические теории пластичности: теория и приложения к описанию неупругого деформирования материалов. Ч.1. Жесткопластические и упругопластические модели / П.В. Трусов, П.С. Волегов // Вестник ПГТУ. Механика. – 2011а. – № 1. – С. 5–45.
  • Трусов, П.В. Многоуровневые модели моно- и поликристаллических материалов: теория, алгоритмы, примеры применения / П.В. Трусов, А.И. Швейкин. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2019. – 605 с. DOI: 10.15372/MULTILEVEL2019TPV
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp