An investigation of mechanical instability of Ni-Mn-Ga single crystals compressed at room temperature

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

Warianty tytułu

PL

Badania niestabilności mechanicznej monokryształów Ni-Mn-Ga ściskanych w temperaturze otoczenia

• Konferencja: SOTAMA Symposium on Texture and Microstructure Analysis (2; 26-28.09.2007; Cracow, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In order to obtain some information of the room temperature deformability of Ni-Mn-Ga single crystals, known from the literature as those revealing very strong magnetic shape memory effect [ l], the uniaxial compression test of the single crystals of different crystallographic orientation and chemical composition was performed. In each case of the tested crystal it was found that: (1) — the elastic/super-elastic range of the stress-strain characteristics is always interrupted by the entry of heavy mechanical instability accompanied by strong and irreversible strain localization; (2) — the instability leads rather rapidly to the sample failure, which may or may not be preceded by the occurence of the second order mechanical instability — strain localization in the already localized zone of crystal deformation. The x-ray measurements and optical microscopy observations show that the tested crystals are of cubic symmetry and the structural mechanism of the instability may consist of the cooperative shear transformation events taking place on the {001} type plane. Further measurements obtained by means of the scanning electron microscope (EBSD method) show that the localized zone of crystal deformation is still of cubic symmetry and the crystallographic relationship between the zone of strain localization and the matrix can be described by a rotation of the crystal lattice around the <110> type direction, and the axis of rotation is as much as possible perpendicular to the compression axis. Moreover, it was established that the angle of rotation may be of several degrees and its exact value depends on the initial orientation of the compression axis and the magnitude of total crystal deformation. Finally, the crystallography of second order mechanical instability has been also established.

PL

W celu uzyskania informacji na temat odkształcalności w temperaturze otoczenia stopów Ni-Mn-Ga, wykazujących magnetyczną pamięć kształtu, wykonano próby ściskania monokryształów tych stopów, które posiadały różną orientację krystalograficzną osi ściskania oraz różny skład chemiczny. Przeprowadzone próby ściskania wykazaly że: (1) — w każdym przypadku obszar sprężysty charakterystyki naprężenie-odkształcenie monokryształów kończy się gwałtownyln pojawieniem się niestabilności mechanicznej, której towarzyszy silna lokalizacja odkształcenia; (2) — niestabilność ta szybko prowadzi do zniszczenia próbki, która może zostać poprzedzona niestabilnością mechaniczną drugiego rodzaju tj. zlokalizowanyin odkształceniem w paśmie pierwotnej lokalizacji odkształcenia. Pomiary rentgenowskie oraz obserwacje mikroskopii optycznej wykazały, że analizowane monokrysztaly Ni-Mn-Ga posiadają symetrie regularną oraz że aktywna płaszczyzna odksztalcenia plastycznego jest typu {001}. Dalsza analiza krystalograficzna uzyskana przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej (metoda EBSD) pokazała, że obszar zlokalizowanego odkształcenia posiada również symetrię regularną. Relacje krystalograficzne pomiędzy osnową, a pasmem zlokalizowanego odkształcenia można opisać jako obrót sieci krystalicznej wokół kierunku <011>. Kierunek krystalograficzny osi obrotu jest zawsze ten z rodziny <011>, który jest najbardziej prostopadły do kierunku osi ściskania. Ponadto, w pracy zostało pokazane, że kąt obrotu może wynosić nawet kilkanaście stopni, a jego wartość jest zależna od orientacji początkowej osi ściskania oraz stopnia makroskopowej deformacji monokryształu. W końcu przeprowadzono również krystalograficzną analizę zaobserwowanej niestabilności mechanicznej drugiego rodzaju.

Słowa kluczowe

EN

mechanical instability; Ni-Mn-Ga; deformation; compression; single crystal

PL

niestabilność mechaniczna; Ni-Mn-Ga; odkształcenie; ściskanie; monokryształy

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 53, iss. 1
• Strony: 253--257
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Szczerba M. J.

autor

Żukrowski J.

autor

Szczerba M. S.

autor

Major B.

• INSTITUTE OF METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE. POLISH ACADEMY OF SCIENCES, 30-059 KRAKOW, 25 REYMONTA STR., POLAND

Bibliografia

• [1] O. Heczko, L. Straka, Czechoslovak Journal of Physics 54 (2004).
• [2] A. A. Likhachev, K. Ullakko, Physics Letters A 275 142-151 (2000).
• [3] R. Hayashi, S. J. Murray, M. Marioni, S. M. Allen, R. C. O’Handley, Sensors and Actuators 81 219-223 (2000).
• [4] S. K. Wu, S. T. Yang, Materials Letters 57 4291-4296 (2003).
• [5] F. Albertinia, F. Canepab, S. Ciracib, E. A. Franceschib, M. Napoletanob, Paoluzia, L. Paretia, M. Solzi, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 272-276 2111-2112 (2004).