A note on the kink bands in compressed Ni2MnGa single crystals

• Autorzy: Szczerba M. J. , Major B. , Szczerba M. S.

Warianty tytułu

PL

O pasmach ugięcia w ściskanych monokryształach Ni2MnGa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work brings experimental results of structural and mechanical observations, as well as an analysis on deformation geometry of Ni2MnGa single crystals subjected to compression along the crystallographic direction near the [001] zone. It was found, that the Ni2MnGa single crystals of cubic structure are capable to accommodate locally at room temperature (see in [9]) and at elevated temperature (475 K), small plastic strains before they rapidly fracture at the strength level of about 1 GPa. It was shown, that the mechanism of accommodation consists of a successive nucleation and subsequent propagation of heavy localized kink bands with the magnitude of a characteristic strain even of the order of 10-1 and the mechanism is accompanied by the appearance on the stress-strain curve of strongly correlated mechanical instabilities. It was also found that the plane of a composition - matrix/kink band interface - is parallel to the {001) crystallographic plane with respect to the matrix lattice and it plays in a process of local crystal lattice rotations a real function of the forbidden plane of compression. Finally, on the basis of the X-ray measurements and those obtained by means of the EBSD technique used, a pertinent matrix of reindexation and gradient deformation matrix were derived in order to set up a full formal deformation geometry of the kink bands. It is also to emphasize, that the obtained experimental results suggest that the brittle-ductile transition observed in these alloys at elevated temperatures, may be strongly dependent on the temperature stability of the discussed mechanism of a local accommodation of small plastic strains.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań strukturalnych i mechanicznych oraz analizę geometrii deformacji monokryształów Ni2MnGa poddanych ściskaniu wzdłuż kierunku krystalograficznego w pobliżu strefy [001]. Zostało pokazane, że monokryształy Ni2MnGa o strukturze regularnej wykazują w temperaturze pokojowej (zob. [9]) oraz w temperaturze podwyższonej (475 K) zdolność do lokalnej akomodacji małych odkształceń plastycznych, które poprzedzają proces gwałtownego pękania przy naprężeniach około 1 GPa. W pracy stwierdzono, że mechanizm akomodacji polega na sukcesywnym zarodkowaniu i propagacji silnie zlokalizowanych pasm ugięcia z charakterystycznym odkształceniem o wartości nawet około 10-1 i towarzyszy mu pojawianie się na krzywej naprężenie-odkształcenie silnie skorelowanych niestabilności mechanicznych. Stwierdzono ponadto, że płaszczyzna kompozycji - granica osnowa/pasmo ugięcia - jest równoległa do płaszczyzny (001) sieci osnowy i pełni w procesie obrotu sieci krystalicznej materiału rzeczywistą funkcję zabronionej płaszczyzny ściskania. Na podstawie wyników badań rentgenowskich oraz uzyskanych za pomocą techniki EBSD sformułowano stosowne macierze reindeksacji oraz gradientu deformacji, które w pełni opisują geometrię deformacji pasm ugięcia. Należy również podkreślić, iż uzyskane wyniki badań sugerują iż krucho-plastyczne przejście w tych stopach może być związane z temperaturową stabilnością omawianego mechanizmu lokalnej akomodacji małych odkształceń plastycznych.

Słowa kluczowe

EN

Ni-Mn-Ga single crystals; kink bands; mechanical instabilities

PL

monokryształy Ni-Mn-Ga; pasma ugięcia; niestabilności mechaniczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 280--283
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Szczerba M. J.

autor

Major B.

autor

Szczerba M. S.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie,

Bibliografia

• [1] Sozinov A., Likhachev A. A., Lanska N., Söderberg O., Ullakko K., Lindroos V. K.: Stress- and magnetic-field-induced variant rearrangement in Ni-Mn-Ga single crystals with seven-layered martensitic structure. Mat. Sci. Eng. A 378 (2004) 399-402.
• [2] Sozinov A., Likhachev A. A., Lanska N., Ullakko K.: Giant magneticfield- induced strain in NiMnGa seven-layered martensitic phase. Applied Phys. Lett. 80 (10) (2002) 1746-1748.
• [3] Rajasekhara S., Ferreira P. J.: A dislocation model for the magnetic field induced shape memory effect in Ni2MnGa. Scripta Mat. 53 (2005) 817- 822
• [4] Yanwei Ma, Awaji S., Watanabe K., Matsumoto M., Kobayashi N.: X-ray diffraction study of the structural phase transition of Ni2MnGa alloys in high magnetic fields. Solid St. Communications 113 (2000) 671-676.
• [5] Vasil’ev A. N., Bozhko A. D., Khovailo V. V., Dikshtein I. E., Shavrov V. G., Buchelnikov V. D., Matsumoto M., Suzuki S., Takagi T., Tani J.: Structucal and magnetic phase transitions in shape memory alloys Ni2+xMn1-xGa. Phys. Rev. B 59 (2) (1999) 1113-1120.
• [6] Besseghini S., Villa E., Passaretti F., Pini M., Bonfanti F.: Plastic deformation of NiMnGa polycrystals. Mat. Sci. Eng. A 378 (2004) 415-418.
• [7] Böhm A., Roth S., Naumann G., Drossel W.-G., Neugebauer R.: Analysis of structural and functional properties of Ni50Mn30Ga20 after plastic deformation. Mat. Sci. Eng. A 481-482 (2008) 266-270.
• [8] Szczerba M. J. private communication.
• [9] Szczerba M. J., Żukrowski J., Szczerba M. S., Major B.: An investigation of mechanical instability of Ni-Mn-Ga single crystals compressed at room temperature. Arch. of Metallurgy and Mat. 53 (1) (2008) 253-257.
• [10] Reid C. N.: Deformation Geometry for Materials Scientists. Pergamon Press, Oxford (1973).