МИКРОСТРУКТУРА И СВОЙСТВА МЕТАСТАБИЛЬНОГО (α+β)-СПЛАВА Cu–41 МАС.%Zn С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ, ПОДВЕРГНУТОГО КРИОТЕРМО- И МЕХАНОЦИКЛИРОВАНИЮ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Структурно-фазовые превращения и свойства (a+b)-сплава с эффектом памяти формы Cu–41 мас.%Zn были изучены в зависимости от режимов криотермо- и механоциклирования. По температурным зависимостям электросопротивления определены температуры начала и конца прямого и обратного мартенситного превращения. Механические свойства измерены в механо-циклических испытаниях на растяжение в аустенитном и мартенситном состояниях. В структурных исследованиях использованы методы оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Выявлено увеличение критических температур начала прямых и обратных термоупругих мартенситных превращений (не более чем на 25°) с ростом числа термоциклов “охлаждение–нагрев”. Показано усиление твидового контраста на электронно-микроскопических изображениях и диффузных эффектов на микроэлектронограммах B2-аустенита при увеличении количества криотермоциклов. Обнаружено увеличение плотности дислокаций вследствие фазового наклепа при термоциклировании. Установлен низкотемпературный эффект ферроупругости в сплаве.

Об авторах

Наталия Николаевна Куранова

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kuranova@imp.uran.ru
ORCID iD: 0000-0002-5330-7909

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, лаборатория цветных сплавов

Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия

Вячеслав Викторович Марченков

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН

Email: march@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия

Владимир Григорьевич Пушин

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН

Email: pushin@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия

Дмитрий Юрьевич Распосиенко

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН

Email: rasposienko@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия

Алексей Эдуардович Свирид

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН

Email: svirid@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия

Сергей Викторович Афанасьев

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН

Email: asv987@mail.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия

Богдан Михайлович Фоминых

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН

Email: bogdan.fominyh@mail.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия

Список литературы

  1. Perkins J. (Ed.) Shape Memory Effects in Alloys. London, UK: Plenum, 1975. 583 p.
  2. Ооцука К., Симидзу К., Судзуки Ю., Сэкигути Ю., Тадаки Ц., Хомма Т., Миядзаки С. Сплавы с эффектом памяти формы. М.: Металлургия, 1990. 224 с.
  3. Duering T.W., Melton K.L., Stockel D., Wayman C.M.(Eds.) Engineering Aspects of Shape Memory Alloys. London, UK: Butterworth-Heineman, 1990. 301 p.
  4. Материалы с эффектом памяти формы: Справ. изд. / Под ред. В.А. Лихачева. Т. 1–4. СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1997, 1998.
  5. Журавлев В.Н., Пушин В.Г. Сплавы с термомеханической памятью и их применение в медицине. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 148 с.
  6. Пушин В.Г., Кондратьев В.В., Хачин В.Н. Предпереходные явления и мартенситные превращения. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 368 с.
  7. Buehler W.J., Wang F.E. A summary of recent research on the nitinol alloys and their potential application in ocean engineering // Ocean. Eng. 1968. V. 1. P. 105–120.
  8. Prokpshkin S.D., Pushin V.G., Ryklina E.P., Khmelevskaya I.Y. Application of titanium nickelide-based alloys in Medicine // Phys. Met. Metal. 2004. V. 97. Suppl. 1. P. S56–S96.
  9. Razov A.I. Application of titanium nickelide-based alloys in Engineering // Phys. of Met. Metal. 2004. V. 97. Suppl. 1. P. S97–S126.
  10. Cui J., Wu Y., Muehlbauer J., Hwang Y., Radermacher R., Fackler S., Wuttig M., Takeuchi I. Demonstration of high efficiency elastocaloric cooling with large δT using NiTi wires // Appl. Phys. Letters. 2012. V. 101. P. 073904.
  11. Zhang L., He Z.Y., Tan J., Zhang Y.Q., Stoica M., Prashanth K.G., Cordill M.J., Jiang Y.H., Zhou R., Eckert J. Rapid fabrication of function-structure-integrated NiTi alloys: Towards a combination of excellent superelastisity and favorable bioactivity // Intermetallic. 2017. V. 82. P. 1–13.
  12. Snodgrass R., Erickson D.A. multistage elastocaloric refrigerator and heat pump with 28 K temperature span // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 18532.
  13. Варлимонт Х., Дилей Л. Мартенситные превращения в сплавах на основе меди, серебра и золота. М.: Наука, 1980. 205 с.
  14. Sedlak P., Seiner H., Landa M., Novák V., Šittner P., Manosa L.I. Elastic Constants of bcc Austenite and 2H Orthorhombic Martensite in CuAlNi Shape Memory Alloy // Acta Mater. 2005. V. 53. P. 3643–3661.
  15. Dasgupta R. A look into Cu-based shape memory alloys: Present scenario and future prospects // J. Mater. Research. 2014. V. 29. Nо. 16. P. 1681–1698.
  16. Pushin V., Kuranova N., Marchenkova E., Pushin A. Design and Development of Ti–Ni, Ni–Mn–Ga and Cu–Al–Ni-based Alloys with High and Low Temperature Shape Memory Effects // Materials. 2019. V. 12. P. 2616–2640.
  17. Pushin V.G., Kuranova N.N., Svirid A.E., Uksusnikov A.N., Ustyugov Y.M. Design and Development of High-Strength and Ductile Ternary and Multicomponent Eutectoid Cu-Based Shape Memory Alloys: Problems and Perspectives // Metals. 2022. V. 12. P. 1289 (32 pages).
  18. Hornbogen E. The effect of variables on martensitic transformation temperatures // Acta Metal. 1985. V. 33. No. 4. P. 595–601.
  19. Kajiwara S. Strain-induced martensite structures of a Cu-Zn alloy // J. Phys. Soc. Japan. 1971. V. 30. P. 1757.
  20. Hull D. Spontaneous Transformation of Metastable β-brass in Thin Foils // Philosoph. Magazine. 1962. V. 7. P. 537–550.
  21. Yasuda H.Y., Sakata T., Umakoshi Y. Variant selection in transformation texture from the β to α phase in Cu-40 mass% Zn alloy // Acta Mater. 1999. V. 47. No. 6. P. 1923–1933.
  22. Свирид А.Э., Куранова Н.Н., Пушин В.Г., Афанасьев С.В. Особенности структуры метастабильных сплавов на основе Cu–Zn с эффектом памяти формы // ФММ. 2024. Т. 125. № 7. С. 821–830.
  23. Куранова Н.Н., Пушин В.Г., Свирид А.Э., Давыдов Д.И. Мартенситные фазы в метастабильных сплавах на основе Cu–Zn с эффектом памяти формы // ФММ. 2024. Т. 125. № 8. С. 956–963.
  24. Свирид А.Э., Пушин В.Г., Куранова Н.Н., Афанасьев С.В., Давыдов Д.И., Сташкова Л.А. Особенности структуры и механические свойства мета-стабильного (α+β)-сплава Cu–39.5 мас. %Zn с эффектом памяти формы, подвергнутого механотермической обработке // ФММ. 2024. Т. 125.№ 8. С. 986–994.
  25. Свирид А.Э., Пушин В.Г., Куранова Н.Н., Афанасьев С.В., Давыдов Д.И., Сташкова Л.А. Влияние горячей прокатки на фазовый состав, структуру и механические свойства метастабильного (α+β)-сплава на основе Cu–41 мас.% Zn с эффектом памяти формы // ФММ. 2024. Т. 125. № 9. С. 1093–1099.
  26. Huang Y.T., Wang T.F., Mei Y. A study of internal friction, electric resistance and shape change Cu–Zn and Cu–Zn–Al alloys during phase transformation use simultaneous measurement method // Rev. Progress in Quantit. Nondest. Evalut. 1990. V. 9. P. 1611–1616.
  27. Лободюк В.А., Эстрин Э.И. Изотермическое мартенситное превращение // УФН. 2005. Т. 175. № 7. С. 745–765.
  28. Xiao G.H., Tao N.R., Lu K. Microstructures and mechanical properties of a Cu–Zn alloy subjected to cryogenic dynamic plastic deformation // Mater. Sci. Eng. A. 2009. V. A513–514. P. 13–21.
  29. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение, 1997. Т. 2. С. 353.
  30. Хирш П., Хови А., Николсон Р., Пэшли Д., Уэлан М. Электронная микроскопия тонких кристаллов. М.: Мир, 1968. 573 с.
  31. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977. 238 с.
  32. Малышев К.А., Уваров А.И., Романова Р.Р., Пушин В.Г. Трип-эффект в сплавах железо–никель–титан, упрочненных фазовым наклепом и старением // ФММ. 1976. Т. 41. Вып. 5. С. 992–1001.
  33. Материалы с эффектом памяти формы: Справ. изд. / Под ред. В.А. Лихачева. СПб.: Изд-во НИ-ИХ СПбГУ, 1997. Т. 1. С. 26.
  34. Лотков А.И., Гришков В.Н., Жапова Д.Ю., Гусаренко А.А., Тимкин В.Н. Влияние пластической деформации в мартенситном состоянии на развитие эффектов сверхэластичности и памяти формы в сплавах на основе никелида титана // Письма в ЖТФ. 2018. Т. 44. Вып. 21. С. 97–104.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать