Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Эффект памяти формы, сверхэластичность в ферромагнитных монокристаллах сплава NiMnGa

Работа №184700

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

физика

Объем работы55
Год сдачи2017
Стоимость4275 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
22
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 2
1 Общая характеристика термоупругих мартенситных превращений в
ферромагнитных монокристаллах сплавов Гейслера 4
1.1 Общие сведения о мартенситных превращениях 4
1.2 Термодинамика мартенситных превращений 7
1.3 Кристаллография мартенситных превращений в сплавах Гейслера . .. 10
1.4 Эффект памяти формы и сверхэластичность в сплавах NiMnGa 14
1.5 Термические и термомеханические обработки в сплавах Гейслера ... 17
2 Постановка задачи и методика эксперимента 20
2.1 Постановка задачи 20
2.2 Методика эксперимента 23
3 Эффект памяти формы, сверхэластичность в ферромагнитных монокристаллах сплавов Ni53Mn25Ga22(ат. %) 25
3.1 Мартенситные превращения при охлаждении и нагреве в свободном
состоянии в [011]-монокристаллах Ni53Mn25Ga22 (ат. %) 25
3.2 Влияние термообработки на закономерности МП под нагрузкой в [011]-
монокристаллах Ni53Mn25Ga22 (ат. %) 28
3.3 Ориентационная зависимость эффекта памяти формы и
сверхэластичности в отожженных [011] и [123]-монокристаллах Ni53Mn25Ga22 (ат. %) 35
3.4 «Старение» в мартенсите в монокристаллах Ni53Mn25Ga22(ат. %) 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

В настоящее время большой научный и практический интерес представляют материалы с такими уникальными свойствами, как эффект памяти формы (ЭПФ), двусторонний эффект памяти формы (ДЭПФ) и сверхэластичность (СЭ) [1]. Особое внимание привлекают высокотемпературные сплавы с памятью формы, которые испытывают обратимые термоупругие мартенситные превращения (МП) при температурах выше 373 К [2].
Известно, что в сплавах на основе NiMnGa за счет изменения химического состава возможно широко изменять температуры МП от температуры кипения жидкого азота до 600 К [3]. Это дает возможность использовать данные сплавы в авиакосмической промышленности, например, в качестве высокотемпературных актюаторов. При этом механические и функциональные свойства ферромагнитных сплавов NiMnGa не так широко изучены, в отличие от магнитных характеристик (магнитная восприимчивость, магнитнокристаллическая анизотропия и т.д. [4]). Поликристаллы NiMnGa слишком хрупкие, разрушаются при развитии МП по границам зерен, как и многие из сплавов Гейслера, вследствие больших значений параметра анизотропии кристаллов [3]. Поэтому большинство работ по исследованию функциональных свойств сплавов NiMnGa проведено на монокристаллах. Но монокристаллы NiMnGa в исходном состоянии после роста являются хрупкими, и исследования сплавов Гейслера направлены на поиск новых более пластичных материалов или на повышение пластичности монокристаллов NiMnGa за счет термических или термомеханических обработок.
Термические обработки позволяют управлять, прочностными и функциональными свойствами за счет выделения когерентных частиц, изменения кристаллической структуры высокотемпературной фазы, изменения степени порядка. Целью данной работы является исследование на монокристаллах Ni53Mn25Ga22(ат. %) влияния термической и термомеханической обработок («старение» в мартенсите) на закономерности развития термоупругих МП при охлаждении/нагреве в свободном состоянии и под нагрузкой, ЭПФ, ДЭПФ и СЭ при деформации сжатием.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

1. Экспериментально показано, что монокристаллы Ni^MibAia:: в исходном состоянии и после высокотемпературного отжига при Т = 1273 К, 1 час с последующим медленным охлаждением характеризуются близкими температурами МП в свободном состоянии (Af> 373 К), узким термическим гистерезисом (АТ < 20 К) и широкими интервалами МП (А1, А2> 30 К), связанными с накоплением упругой энергии в ходе прямого МП.
2. Установлено, что высокотемпературный отжиг при Т = 1273 К, 1 час с последующим медленным охлаждением сильно изменяет закономерности термоупругих МП под нагрузкой, по сравнению с исходными кристаллами: приводит к увеличению термического гистерезиса при охлаждении/нагреве под нагрузкой (в 2 раза), к значительному повышению напряжений разрушения образца (более чем в 2 раза), к наблюдению полной петли высокотемпературной СЭ.
3. Экспериментально показано, что в [011] и [123]- монокристаллах Ni53Mn25Ga22, отожжённых при Т = 1273 К, 1 час с последующим медленным охлаждением закономерности развития ЭПФ при охлаждении/нагреве под нагрузкой определяются ориентацией кристалла. Максимальные значения обратимой деформации е = 4 % и термического гистерезиса АТ = 60 К наблюдаются в [011]-ориентации, в [123]-ориентации максимальные значения обратимой деформации е = 3,4 % и термического гистерезиса АТ = 35 К.
4. На отожженных [011] и [123]-монокристаллах Ni53Mn25Ga22 показано, что «старение» в мартенсите при Т < 423 К, о < 100 МПа и t = 0.5 -
1 час не оказывает влияния на закономерности МП под нагрузкой. Показано, что увеличение температуры, напряжения и времени «старения» в мартенсите до Т = 443 К, о = 250 МПа, t = 1 час приводит к увеличению температур МП (на 12 К) и формированию ДЭПФ с максимальной величиной обратимой деформации до 5,5 % в [011]-монокристаллах.



1. Отцука К. Сплавы с эффектом памяти формы / К. Отцука, К. Симидзу, Ю. Судзуки. - М.: Металлургия. - 1990. - 224 с.
2. Stress-strain characteristics in Ni-Ga-Fe Ferromagnetic Shape Memory Alloys / Y. Sutou [et al.] // Appl. Phys. Lett. - 2004. - V.84. — P.1275-1277.
3. Васильев А. Н. Ферромагнетики с памятью формы / А. Н. Васильев, В. Д. Бучельников, В. В. Ховайло. - Успехи физических наук. - 2003. - Т. 173. - №. 6. - С. 577-608.
4. Magnetic-field-induced bending and straining of Ni-Mn-Ga single crystal beams with high aspect ratios / J. Nikole [et al.] // Acta Materialia. - 2015. - V.95. - P. 284-289.
5. Хунджуа А. Г. Эффект памяти формы и сверхупругость / А. Г. Хунджуа. - М.: Физический факультет МГУ. - 2010. - 32 с.
6. Никелид титана. Медицинский материал нового поколения / Гюнтер В. Э. [и др.]. - Томск: Изд. Томского университета. - 2006. - 296 с.
7. Niemann R. I. Nukleation und Wachstum des adaptiven Martensits in epitaktischen Schichten der Formgedachtnislegierung Ni-Mn-Ga / R. I. Niemann. - Leibniz-Institut. - 2015. - 167 с.
8. Лободюк В. А. Кристаллоструктурные особенности предпереходных явлений и термоупругих мартенситных превращений в сплавах цветных металлов / В. А. Лободюк, Ю. Н. Коваль, В. Г. Пушин. - Физика металлов и металловедение. - 2011. - Т.111. - № 2. - С. 169-194.
9. Self-accommodation of variants in Ti-Ni alloys / S. Miyazaki [et al.] // MRS Int'l. Mtg. on Adv. Mats. - 1989. - V.9. - P.93-99.
10. Self-accommodation in Ni-Ti shape memory
alloys / K. Madangopal [et al.] // Scripta Metallurgica. - 1991.- V. 25. - P. 2153-2158.
11. The shape memory mechanism associated with the martensitic transformation in Ti-Ni alloys / S. Miyazaki [et al.] // Acta metal. - 1989. - V.37. - No7. - P.1873-1884.
12. Лободюк В. А. Мартенситные превращения / В. А. Лободюк, Э. И. Эстрин. - М.: Физматлит. - 2009. - С. 352.
13. Воронов В. К. Современная физика: конденсированное состояние: учебное пособие / В. К. Воронов. - Москва: Изд-во ЛКИ. - 2008. - 336 с.
14. Thermally and stress-induced thermoplastic martenstic transformation in the reference frame of equilibrium thermodynamics / P. Wollants [et al.] // Progress in Materials Science. - 1993. - V.37. - P.227-288.
15. Плотников В. А. Накопление и диссипация нехимической энергии при термоупругих мартенситных превращениях. - ФММ. - 1999. - Т.88. - № 4. - С.91-100.
16. Паскаль Ю. И. Феноменологические характеристики мартенситного гистерезиса / Ю. И. Паскаль, Л. А. Монасевич // Известия Вуз. Физика. - 1978. - №11. - С.98-103.
17. Родионов И. Д. Прямой и инверсный магнитокалорический эффект в нестехиометрических сплавах Г ейслера на основе никеля, марганца и индия / И. Д. Родионов. - МГУ. - 2013. - 53 с.
18. On Order-Disorder (L21^ B2') Phase Transition in Ni2+xMn1-xGa Heusler Alloys / V. V. Khovailo [et al.] // phys. stat. sol. - 2001. - V.183. - P. 3.
19. Sequence of martensitic transformations Ni-Mn-Ga alloys / V. A. Chernenko [et al.] // Phys. Rev. B. - 1998. - V.57. - P.2659-2662.
20. Ferromagnetism in the austenitic and martensitic states of Ni-Mn-In alloys / T. Krenke [et al.] // Phys. Rev. B. - 2006. - V.73 - P.1744-1754.
21. Martensitic transition and magnetic properties in Ni-Mn-X alloys / X. Moya [et al.] // Materials science and Engineering. - 2006. - P.911-915.
22. Magnetic order and phase transformation in Ni2MnGa / P. J. Webster [et al.] // Philos. Mag. - 1984. - V.49. - P.295.
23. Compositional instability of 0-phase in Ni-Mn-Ga alloys / V. A. Chernenko [et al.] // Scripta Materialia. - 1998. - V.40. - P.523-527.
24. Microstructure, mechanical and shape memory properties of polycrystalline Ni-Mn-Ga High temperature shape memory alloys / Y. Xin [et al.] // Materials science & Engineering A. - 2016. - P.254-262.
25. Underlying mechanism of dual hysteresis in NiMnGa single crystals / R. F. Hamilton [et al.] // Materials science & Engineering A. - 2011. - P.1877-1881.
26. Кокорин В. В. Мартенситные превращения в неоднородных твердых растворах / В. В. Кокорин. - Киев: Наук. Думка. - 1987. - 168 с.
27. Effect of ageing on the martensitic transformation of Ni-Fe-Ga alloys / R. Santamarta [et al.] // Scripta Materialia. - 2006. - V.438-440. - P.919¬922.
28. Effect of aging on phase transformation thermoelastic and fracture behavior of Mn53Ni25Ga22 ferromagnetic shape memory alloy / Z. Gao [et al.] // Materials Science Engineering A. - 2014. - V. 594. - P. 1-6.
29. Effect of atomic ordering on the phase transformations in Ni-Mn- Ga shape memory alloys / C. Segui' [et al.] // Acta Materialia. - 2007. - V.55. - P.1649-1655.
30. Phase Equilibria and Phase Transition of the Ni-Fe-Ga Ferromagnetic Shape Memory Alloy System / K. Okiawa [et al.] // Metallurgical And Materials Transactions A. - 2007. - V.38A. - P.767.
31. Stress-assisted reversible magnetic field-induced phase transformation in Ni2MnGa magnetic shape memory alloys / I. Karaman [et al.] // Scripta Materialia. - 2006. - V.55. - P.403-406.
32. Displacive phase transformations and magnetic properties in Ni- Mn-Ga ferromagnetic shape memory alloys / K. Tsuchiya [et al.] // Sciences. - 2003. - P.907-910.
33. Orientation dependence and tension/compression asymmetry of shape memory effect and superelasticity in ferromagnetic Co40Ni33Al27,
Co49Ni2iGa30 and Ni54Fei9Ga27 single crystals / Y. Chumlyakov [et al.] // Materials Science and Engineering A. - 2008. - V. 481-482. - P. 95-100.
34. Stress-induced martensitic transformation of a Ni54Fe19Ga27 single crystal in compression / Z. Liu [et al.] // Intermetallics. - 2006. - V.14. - P.1493¬1500.
35. Влияние термической обработки на закономерности термоупругих мартенситных превращений в ферромагнитных монокристаллах Ni49Fe18Ga27Co6/ Е. Ю. Панченко [и др.]. - Известия ВУЗов. Физика. - 2010. - №11. - С. 96-98.
36. Martensite aging - Avenue to new high temperature shape memory alloys / T. Niendorf [et al.] // Acta Materialia. - 2015. - V.89. - P.298-304.
37. Two-way shape memory effect in [001]B2-oriented Co-Ni-Al single crystals / A. Eftifeeva [et al.] // Materials Today: Proceedings. - 2017. - in press.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.