Реферат
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Развитие мартенситных превращений в тройных сплавах Гейслера 6
1.1 Основные особенности мартенситных превращений 6
1.2 Термодинамическое описание мартенситных превращений 9
1.3 Кристаллические решетки аустенита и мартенсита в тройных сплавах Гейслера
NiFeGaCo 12
1.4 Функциональные свойства металлических соединений на основе системы
NiFeGa(Co) 15
1.5 Термические и термомеханические обработки в сплавах NiFeGaCo 20
2 Методика эксперимента 23
3 Закономерности развития термоупругих мартенситных превращений в закаленных и состаренных в мартенсите [001]-монокристаллах с различным содержанием кобальта Ni54-xFe19Ga27Cox (x = 10, 12, 15) (ат. %) 25
3.1 Мартенситные превращения при охлаждении/нагрев в свободном состоянии
монокристаллах Ni54-xFewGa27Cox (x = 10, 12, 15) (ат. %) 25
3.2 Развитие двустороннего эффекта памяти формы в монокристаллах сплава
Ni44Fе19Ga27Cо10 после старения в мартенсите под нагрузкой 27
3.3 Двусторонний эффекта памяти формы в монокристаллах сплава Ni42Fe19Gа27Cо12
и сплава Ni39FewGa27Co15 30
3.4 Термическая и циклическая стабильность наведенного старением двустороннего эффекта памяти формы в закаленных монокристаллах сплава Ni44FewGa27Cow ...33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 41
В настоящее время в области физики конденсированного состояния особую важность приобретает изучение материалов, которые демонстрируют развитие термоупругих мартенситных переходов (МП). В сплавах с МП проявляются функциональные свойства благодаря развитию в них МП при охлаждении/нагреве без и под внешней нагрузкой - эти свойства носят наименование сверхэластичность (СЭ), односторонний и двусторонний эффект памяти формы (ЭПФ и ДЭПФ) [1 - 3].
Хорошо известно, что функциональные свойствами материалов можно изменять с помощью различных термических и механических обработок [3 - 6]. Последние годы исследователи широко используют старение в мартенситной фазе под действием внешней нагрузки (СМН) для улучшения функциональных характеристик. [3 - 6]. Эффект СМН проявляется за счет стабилизации мартенситной фазы, что в итоге приводит к повышению температур, при которых наблюдается развитие МП (Ms, Mf, As, Af). Другим следствием СМН является ДЭПФ, механизм которого основан на росте мартенсита одной ориентации при охлаждении/нагреве без воздействия внешней нагрузки [6]. Стабилизация низкотемпературной фазы основана на процессе диффузии. В результате диффузии происходит перераспределение атомов различных типов в соответствии с симметрией мартенсита и точечных дефектов [6]. Эффективность СМН можно повысить благодаря увеличения температуры старения и времени выдержки в мартенситном состоянии [3 - 6].
Среди широко изучаемых сплавов Гейслера с термоупругими МП выделяются сплавы NiFeGaCo. Эти материалы демонстрируют значительную (до 13-14 %) обратимую деформацию: при растяжении и до 6,25 % при сжатии [4, 5]. Существуют исследования [7, 8], в которых детально исследуется СМН. В данных работах подробно продемонстрировано влияние СМН при содержании кобальта от 0 ат. % до 6 ат. % на развитие МП [7, 8]. Однако в литературных источниках отсутствует какая-либо
информация о влиянии СМН на развитие термоупругих МП в монокристаллах Ni54-xFei9Ga27Cox (x = 10, 12, 15) (ат. %). Особенность данных кристаллах заключается в более высоком содержание кобальта Cco > 10 ат. % что может повысить эффективность СМН. Таким образов в работе планируется восполнить этот пробел, провести отработку режима старения для получения обратимой деформации при ДЭПФ с большой величиной, исследовать его циклическую и термическую стабильность. Исследования будут проведены на монокристаллах с различным содержанием кобальта. Целью настоящей работы является исследование ДЭПФ, устойчивости ДЭПФ к перегреву и циклическому воздействию температур величин обратимой деформации и температуры образования мартенсита после СМН в монокристаллах Ni54-xFei9Ga27Cox (x = 10, 12, 15) (ат. %) в зависимости от содержания кобальта.
1. Экспериментально показано, что СМН является эффективным способом
стабилизации мартенсита и наведения ДЭПФ. Впервые проведено исследование влияния режима ( ) старения в мартенсите на развитие ДЭПФ на
монокристаллах Ni44Fei9Ga2?Coi0. Установлен эффективный режим
, который приводит к максимальной обратимой деформации вдэпф = 5,1 % при развитии ДЭПФ. Температуры, характеризующие МП увеличиваются на 9 - 21 К, а температурный гистерезис уменьшается до ДТ = 22 К.
2. Установлено, что увеличение концентрации кобальта Ссо = 10 - 15 ат. % в [001]-монокристаллах NiFeGaCo приводит к снижению величины ДЭПФ от вдэпф = 5,1 % при Ссо = 10 ат. % до вдэпф = 0,3 % при Ссо = 15 ат. % после старения в мартенсите под
. Уменьшение величины обратимой деформации связано с наличием выделений у-фазы и высоким сопротивлением матрицы к формированию мартенсита в монокристаллах сплава Ni42Fe19Ga27Co12 и сплава Ni39Fe19Ga27Co15.
3. На монокристаллах Ni44FewGa27Cow после
установлены закономерности развития ДЭПФ в зависимости от перегрева выше температуры старения. Показано, что полное снятие эффекта СМН происходит при нагреве на 75 К выше температуры старения: сокращается обратимая деформация (от 5,1 % до 1,1 %) и величина температура Ms^3™ (от 234 К до 205 К) до первоначальных значений в связи с развитием процесса стабилизации высокотемпературной фазы при перегреве. Перегрев на 100 - 150 К выше температуры старения приводит к дополнительному снижению Ms'!l'')1№ на 70 К ниже исходного значения, что может быть связано с предвыделением наноразмерных частиц го-фазы и изменением соотношения аустенитных фаз L21 и В2.
4. Исследование циклической стабильность при развитии ДЭПФ на состаренных в мартенсите Ni44FewGa27Cow [001]-монокристаллах показало, что с увеличением, от 1 до 100, числа циклов наблюдается деградация ДЭПФ, которая заключается в уменьшении обратимой деформации вдэпф. Величина температуры начала образования мартенсита слабо зависит от числа термоциклов. В первые 10 циклов деформация уменьшается с 5,1 % до 4,7 % (начальная деградация), которая связана с появлением остаточного и образование неориентированного мартенсита. Далее с 10 до 100 цикла величина деформации вдэпф = 4,6 % практически не изменяется до последнего цикла (циклическая стабильность). Установлено, что повышение концентрации кобальта в сплавах Ni54-xFe19Ga27Cox (x = 10, 12, 15) (ат. %) до 10 ат. % приводит к более высокой циклической стабильности ДЭПФ, индуцированного СМН, по сравнению с монокристаллами с меньшим содержанием кобальта Ссо = 0 - 6 ат. %, что связано с большей концентрацией точечных дефектов.
