Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of γ phase content on martensitic transformation and mechanical properties in Co–Ni–Al shape memory alloys

Maziarz Wojciech

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 4

86--90

EN

The effect of γ phase content on the martensitic transformation and mechanical properties of Co–Ni–Al alloys was investigated. For nine Co–Ni–Al alloys with different chemical composition corresponding to the e/a ratio from 7.9 to 7.55, a quantitative microstructure investigations as well as tensile tests have been performed. The alloys were induction melted, casted, homogenized, plastically deformed by hot rolling with thickness reduction of 90% and finally again annealed and water quenched (solution treated). Quantitative image analyse of microstructure after homogenization allowed to determine the γ content from 14 to 39% for alloys containing from 25 to 30 at. % Al respectively, while further hot rolling and solution treatment caused reduction of γ phase content from 6 to 23%. Linear relationships between Ms temperature and e/a ratio was found for alloys with the e/a ratio from 7.9 to 7.72, in which the amount of γ phase increases slightly from 21 to 23%, and for composition where e/a decreases from 7.69 to 7.55 and γ phase content rises up from 6 to 12%. Tensile tests revealed that alloys with the highest γ phase content (about 20%) have the best mechanical properties; strength at the level of 1000 MPa combined with plasticity at the level of 18%.

PL

Celem pracy było określenie wpływu zawartości fazy γ w dwufazowych β + γ stopach z pamięcią kształtu z układu Co–Ni–Al po procesie walcowania na gorąco, a następnie przesycania z wysokiej temperatury (z zakresu jednofazowego β) na zakres przemiany martenzytycznej i właściwości mechaniczne tych stopów.

2

Dilatometric Research of High-quality Nodular Cast Iron

Medyński D., Janus A.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 2

163--168

EN

In the research, relationships between matrix structure and hardness of high-quality Ni-Mn-Cu cast iron containing nodular graphite and nickel equivalent value were determined. Nickel equivalent values were dependent on chemical composition and differences between them resulted mostly from nickel concentration in individual alloys. Chemical compositions of the alloys were selected to obtain, in raw condition, austenitic and austenitic-martensitic cast iron. Next, stability of matrix of raw castings was determined by dilatometric tests. The results made it possible to determine influence of nickel equivalent on martensite transformation start and finish temperatures.

3

Opracowanie i weryfikacja numeryczne go modelu chłodzenia pierścieni stosowanych w przemyśle lotniczym

Perzyński K., Madej Ł., Pietrzyk M., Szajding A., Raga K., Kubiak K.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2016

|

R. 61, nr 5

209--212

PL

Celem niniejszej pracy jest opracowanie modelu numerycznego procesu hartowania wyrobów ze stali z uwzględnieniem wpływu przemian fazowych z wykorzystaniem komercyjnego oprogramowania numerycznego ANSYS. W artykule zaproponowano model numeryczny swobodnego chłodzenia pierścieni stalowych z uwzględnieniem zaimplementowanego modelu przemiany bainitycznej oraz martenzytycznej. Kluczowa w proponowanym rozwiązaniu jest możliwość rozpatrywania niejednorodności w polu temperatury wynikająca z różnych prędkości chłodzenia na przekroju poprzecznym pierścienia, co w rezultacie wpływa na dokładność przewidywania naprężeń szczątkowych. Weryfikacja opracowanego modelu z wykorzystaniem wyników badań laboratoryjnych potwierdza jego duże możliwości określania zmian zachodzących podczas procesu chłodzenia pierścieni.

EN

The main goal of the paper is development of the numerical model for cooling simulations of steel products taking into account phase transformations. The phase transformation model was incorporated via the user subroutines to the commercial finite element software. The cooling process of steel rings used in the aircraft industry was selected as a case study. Particular attention was put on heterogeneities occurring in temperature field, which will influence phase transformations and eventually residual stresses. Developed model was validated with experimental results and its good predictive capabilities have been proved.

4

Effect of Chemical Composition on Structure and Corrosion Resistance of Ni-Mn-Cu Cast Iron

Medyński D., Janus A.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

59--62

EN

In the paper, a relationship between chemical composition of Ni-Mn-Cu cast iron and its structure, hardness and corrosion resistance is determined. The examinations showed a decrease of thermodynamic stability of austenite together with decreasing nickel equivalent value, in cast iron solidifying according to both the stable and the metastable systems. As a result of increasing degree of austenite transformation, the created martensite caused a significant hardness increase, accompanied by small decline of corrosion resistance. It was found at the same time that solidification way of the alloy and its matrix structure affect corrosion resistance to a much smaller extent than the nickel equivalent value, in particular concentration of elements with high electrochemical potential.

5

Effect of Austenite Transformation on Abrasive Wear and Corrosion Resistance of Spheroidal Ni-Mn-Cu Cast Iron

Medyński D., Janus A.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

63--66

EN

Within the presented work, the effect of austenite transformation on abrasive wear as well as on rate and nature of corrosive destruction of spheroidal Ni-Mn-Cu cast iron was determined. Cast iron contained: 3.1÷3.4 %C, 2.1÷2.3 %Si, 2.3÷3.3 %Mn, 2.3÷2.5 %Cu and 4.8÷9.3 %Ni. At a higher degree of austenite transformation in the alloys with nickel equivalent below 16.0%, abrasive wear resistance was significantly higher. Examinations of the corrosion resistance were carried out with the use of gravimetric and potentiodynamic method. It was shown that higher degree of austenite transformation results in significantly higher abrasive wear resistance and slightly higher corrosion rate, as determined by the gravimetric method. However, results of potentiodynamic examinations showed creation of a smaller number of deep pinholes, which is a favourable phenomenon from the viewpoint of corrosion resistance.

6

Constitutive modelling of damage evolution and martensitic transformation in 316L stainless steel

Ryś M.

Acta Mechanica et Automatica

|

2016

|

Vol. 10, no. 2

125--132

EN

In this work, the constitutive model, derived with the use of thermodynamic of irreversible processes framework is presented. The model is derived under the assumption of small strains. Plastic strain induced martensitic phase transformation is considered in the austenitic matrix where the volume fraction of the martensite is reflected by a scalar parameter. The austenitic matrix is assumed as the elastic-plastic material and martensitic phase is assumed as randomly distributed and randomly oriented inclusions. Both phases are affected by damage evolution but there is no distinction in the model between damage in austenite and martensite.

7

Charakterystyka strukturalna i właściwości stali Ni27Ti2AlMoNb

Jeleńkowski J.

Obróbka Metalu

|

2015

|

nr 4

11--16

PL

Artykuł zawiera charakterystykę strukturalną stali Ni27Ti2AlMoNb a ponadto: wartości temperatur krytycznych przemiany austenitu w martenzyt i przemiany odwrotnej warunkujących rodzaj otrzymywanej struktury, spodziewane właściwości wytrzymałościowe oraz przykładowe zastosowania. Stal jest umacniana przemianą martenzytyczną, przemianą martenzytyczną odkształceniową oraz starzeniem. Posiada unikatowe właściwości, a wysokie koszty jej wytwarzania odgrywają drugorzędna rolę.

EN

The paper contains the characteristics of Ni27Ti2AlMoNb steel, upwards: the temperatures of critical transformation of austenite to martensite and reverse transformation, determining the type of structure to be obtained. The expected strenght properties and applications examples are also presented. The steel is trengthened by martensitic transformation end aging. It has unique properties and high manufacturing costs play a secondary role.

8

Struktura i efekt TRIP w stalach AISI300 odkształconych przez rozciąganie

Kucharska B., Krzywiecki M., Nowak T.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

409--413

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań stali chromowo-niklowych 304L, 316Li 310S o różnym stężeniu dodatków Cr i Ni. Stale poddano odkształceniu przez rozciąganie w temperaturze pokojowej. Wykazano, że umocnienie i wydłużenie stali zwiększa się wraz z ilorazem Cr/Ni. Za pomocą badań mikroskopowych mikrostruktury i metody XRD wykazano, że największe umocnienie stali 304L, a także 316L (przy jednoczesnym wzroście wydłużenia) było spowodowane przemianą γ → αʹ z relacją orientacji płaszczyzn {111γ}||{110α}. Ilość martenzytu powstałego w stali 304L wyniosła 49%, co spowodowało zwiększenie twardości do 347 HV30, natomiast w 316L 5% martenzytu zwiększyło twardość do 304 HV30. W stali 310S przemiana nie wystąpiła, a twardość zwiększyła się tylko do 273 HV30.

EN

The paper presents the results of chrome-nickel steel 304L, 316L and 310S with different additive content of Cr to Ni. Steels was subjected to a tensile deformation at ambient temperature. It was showing that the strengthening of steel and the elongation increases with the ratio Cr/Ni. The microstructure investigation using microscopic and XRD methods demonstrated that the strongest increase in strengthening steels 304L, and 316L (while increasing elongation) was due to the complete conversion γ → αʹ with relation of planes orientation {111γ}||{110α}. The amount of martensite formed in 304L steel was 49%, which resulted in an increase in hardness to 347 HV30, while in the 316L steel 5% of martensite caused an increase in hardness to 304 HV30. In 310S steel the transformation has not occurred, and hardness increased only to 273 HV30.

9

Large Deformation Constitutive Theory for a Two-Phase Shape Memory Alloy

Panoskaltsis V., Polymenakos L. C., Soldatos D.

Engineering Transactions

|

2014

|

Vol. 62, iss. 4

355–-380

EN

In this work we examine significant theoretical issues related to the constitutive modelling of a two-phase shape memory alloy which undergoes large deformations. For this purpose, we propose a new generalized plasticity based model. The model is based on a standard fractions approach and considers a local multiplicative decomposition of the deformation gradient into elastic and inelastic (transformation induced) parts, as its basic kinematic assumption. We also assess the ability of the model in simulating several patterns of the complex behavior of the material in question, by three representative numerical examples. These examples comprise a standard uniaxial tension problem, a torsion problem and an additional problem dealing with non-conventional pseudoelastic response.

10

Phase transformation and mechanical properties in Ni-Co-Mn-In ferromagnetic shape memory alloys containing y-phase particles

Reclik K., Prusik K., Stróż D., Goryczka T.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

363--366

EN

This paper describes the inﬂuence of y-phase primary particles on the phase transfonnation temperatures, hardness and elastic modulus of Ni-Co-Mn-In ferromagnetic shape memory alloys (FSMA). The studied alloys were prepared by induction melting, annealed at 1173 K for 24 hours and then slowly cooled with the fumace. The chemical composition measurements revealed existence of the Co-rich and In-depleted phase, which was indexed by XRD (X-ray diffraction) technique as y-phase. In FSMA the phase transformation temperatures strongly depend on valence electron concentration ratio (e/a). Increasing the e/a value causes increasing the TM (martensite transformation) temperature, which was conﬁrmed in all studied alloys. However, the y-phase particles has also an inﬂuence on martensitic transformation temperatures shifting them to lower values. Moreover the existence of large number of the the y-phase particles causes the increase of elastic modulus and decrease hardness. The observed pile ups for y-phase particles indicate their better plasticity in comparison to the matrix (either parent phase or martensite). Therefore, the alloys containing the y-phase particles are less brittle in comparison to single phase alloys which may improve the practical applications of the FSMA.

PL

W pracy badano wpływ obecności wydzieleń fazy y na temperatury charakterystyczne przemiany martenzytycznej, twardość i moduł sprężystości stopów Ni-Co-Mn-In. Stopy wytworzono metodą odlewania w piecu indukcyjnym, wyżarzono w temperaturze 1173 K przez 24 godziny, a następnie powolnie chłodzono z piecem. Badania składu chemicznego za pomocą metody EDS wykazały obecność wydzieleń fazy, która jest bogata w kobalt i uboga w ind. Rentgenowska analiza fazowa potwierdziła obecność fazy y. Temperatury przemiany martenzytycznej silnie zależą od stężenia elektronowego e/a. Zaobserwowano, że wraz ze wzrostem stężenia elektronowego e/a następuje wzrost temperatur charakterystycznych przemiany martenzytycznej. Ponadto obecność dużej ilości vvydzieleń fazy y powoduje przesunięcie temperatur przemiany martenzytycznej w stronę niższych wartości oraz wzrost modułu sprężystości i obniżenie twardości badanych stopów. Kształt obserwowanych pile up, czyli wytłoczeń wokół wgłębień resztkowych, świadczy o większej plastyczności cząstek fazy y w porównaniu z osnową (zarówno fazy macierzystej, jak i martenzytu). Stopy zawierające wydzielenia fazy y charakteryzują się większą plastycznością w porównaniu ze stopami jednofazowymi, co może korzystnie wpłynąć na ich praktyczne zastosowanie w przemyśle.

11

Microstructure evolution and its inﬂuence on martensitic transformation in Ni-Mn-Sn alloys

Czaja P., Maziarz W., Dutkiewicz J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 3

149--152

EN

The work reports on the investigation into the microstructural changes and their impact on the phase transition of the Ni48Mn39.5Sn12.5 Heusler magnetic shape memory alloy produced by means of conventional metallurgy and subsequently processed by melt spinning technique to obtain ribbons. The properties of the alloy are studied in its bulk form and in the form of ribbons. The SEM studies has shown that the solidiﬁed alloy features three areas differing with respect to Mn/Sn ratio. The light microscopy observation of the as cast, homogenized and water quenched bulk samples has shown that the martensitic phase tends to nucleate within the inner area of the grains, unlike in the case of ribbons where it was chieﬂy witnessed on the grain boundaries. The same technique was also used to study the cross section of melt spun ribbons. It has been demonstrated that the ribbons posses nonuniform microstructure. XRD analysis led to the identiﬁcation ofphases present in the studied materials subjected to different treatment. It has been shown that the ribbons contain primarily austenite ofthe L21 Heusler structure. The same phase has been found to coexist with the martensite in the as cast and homogenized bulk samples, whereas predominantly the martensite phase has been found in water quenched bulk samples. DSC studies proved that both the ribbons and bulks undergo martensitic and reverse transformation but the temperature onset of the transition is lower in the case of ribbons what is associated with the grain size reduction. TEM studies has corroborated the initial XRD results. They have shown that the austenite is of the typical for this alloys Heusler type structure and the martensite has been determined as the l0M martensite with the (3 2) modulation according to Zhdanov notation.

PL

Praca przedstawia wyniki badań zmian mikrostruktury i ich wpływu na przemianę fazową magnetycznego stopu Heuslera o nominalnym składzie Ni48Mn39.5Sn12.5 uzyskanego w formie litej za pomocą konwencjonalnej meta- lurgii oraz w formie taśm odlanych metodą odlewnia na wirujący walec. Wyniki analizy za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego pokazują, że w skrystalizowanym stopie można wyodrębnić trzy obszary różniące się między sobą proporcją stężenia Mn/Sn. Obserwacje próbek litych stopu po obróbce cieplnej i przesyceniu wykazały obecność igieł martenzytu w obrębie ziaren, inaczej niż w przypadku taśm, w których martenzyt stwierdzono na granicach ziaren. Mikroskopia świetlna posłużyła także do obserwacji przekrojów poprzecznych taśm. Stwierdzono, że charakteryzują się one niejednorodną mikrostrukturą. Za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej dokonano identyﬁkacji faz występujących w poszczególnych rodzajach badanego materiału. Stwierdzono, że w taśmach przeważa faza austenityczna o strukturze Heuslera typu L21. Ta sama faza współwystępuje z fazą martenzytyczną w stopie w stanie po odlaniu i po obróbce cieplnej, podczas gdy w próbkach litych w stanie po ujednorodnieniu i przesyceniu dominuje martenzyt. Analiza za pomocą skaningowej kalorymetrii różnicowej potwierdziła zachodzenie przemiany martenzytycznej i odwrotnej do niej w taśmach i w próbkach litych, z tym że temperatura początku przemiany była niższa dla taśm. Jest to związane ze zmniejszeniem się wielkości ziarna wskutek odlewnia na wirujący walec. Analiza za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej potwierdziła, że austenit cechuje się strukturą typu L21, podczas gdy martenzyt wykazuje uporządkowanie właściwe dla martenzytu typu 10M o modulacji (3 2) według notacji Zhdanova.

12

Structure and martensitic transformation in Ni44Mn43.5Sn12.5-xAlx Heusler alloys

Maziarz W., Czaja P., Czeppe T., Lityńska-Dobrzyńska L., Major Ł., Dutkiewicz J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

443--446

EN

Alloys with constant Ni/Mn ratio equal to 1.01 of nominal compositions Ni44Mn43.5Sn12.5-xAlx (x = 0, 1, 2 and 3) were induction cast, homogenized in vacuum for 6 hours at 1000ºC, annealed for 1 h at 900 and water quenched for solution treatment (ST). Differential scanning calorimetry (DSC) studies revealed that the quenched alloys undergo martensitic transformation with martensite start temperatures (Ms) ranging from - 140 up to - 80ºC. An increase of Ms temperature with increasing of the aluminum content as well as the linear relationship between Ms and the conductive electron concentration (e/a) was observed. DSC has been used also to estimate the associated entropy change from the transformation heat Q and peak position temperature Tp; corresponding to ΔS ≈ Q/Tp. X-Ray diffraction phase analyses performed at room temperature proved that in all ST alloys the L21 Heusler structure is present. However, a different degree of order of this phase was observed, what was manifested by a decrease of intensity of the 111 superlattice reflection of the L21 structure with an increase of Al content. The ordering behavior was also proven by the transmission electron microscopy (TEM) investigations, particularly electron diffraction patterns. The evolution of microstructure after different treatments was also illustrated by light microscopy observations.

PL

Stopy o stałym stosunku Ni/Mn wynoszacym 1,01 i o składzie Ni44Mn43.5Sn12.5-xAlx (x= 0, 1, 2, 3) odlewano w piecu indukcyjnym a następnie poddano wyżarzaniu w próżni w temperaturze 1000ºC przez 6 godzin oraz obróbce cieplnej polegającej na wygrzaniu w temperaturze 900ºC przez okres 1 h i przesyceniu poprzez szybkie chłodzenie w wodzie o temperaturze pokojowej. Wyniki uzyskane przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej wykazały, że przesycone stopy ulegają przemianie martenzytycznej, której początek w zależności od składu stopu mieści się w zakresie - 140 do - 80ºC. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości aluminium w stopach rośnie temperatura początku przemiany martenzytycznej oraz, że zalezność tej temperatury od wartości stężenia elektronów walencyjnych e/a ma charakter liniowy. Badania kalorymetryczne posłużyły również do oszacowania wielkości zmian entropii towarzyszącej przemianie fazowej do czego wykorzystano znajomość ilosci ciepła Q przemiany a także pozycje piku temperaturowego zgodnie z zaleznością Tp: ΔS ≈Q/Tp. Analiza rentgenowska w temperaturze pokojowej wykazała, że wszystkie stopy po obróbce cieplnej stopy posiadają strukturę Henslera o uporzadkowaniu typu L21. Jednakże, stopień uporządkowania tej struktury w zależności od zawartości Al w stopach jest różny na co wskazuje zanik refleksu {111}charakterystycznego dla nadstruktury L21 wraz ze wzrostem stężenia Al. Zmiany stopnia uporzadkowania zostały potwierdzone przy pomocy transmisyjnej mikroskopii elektronowej a zwłaszcza dzieki dyfrakcji elektronowej. Zamiany mikrostruktury po różnych etapach wytwarzania i obróbki cieplne zilustrowano przy użyciu mikroskopii świetlnej.

13

Effect of nickel equivalent on austenite transition ratio in Ni-Mn-Cu cast iron

Janus A., Kurzawa A.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 2

53--58

EN

Determined was quantitative effect of nickel equivalent value on austenite decomposition degree during cooling-down castings of Ni-Mn- Cu cast iron. Chemical composition of the alloy was 1.8 to 5.0 % C, 1.3 to 3.0 % Si, 3.1 to 7.7 % Ni, 0.4 to 6.3 % Mn, 0.1 to 4.9 % Cu, 0.14 to 0.16 % P and 0.03 to 0.04 % S. Analysed were castings with representative wall thickness 10, 15 and 20 mm. Scope of the examination comprised chemical analysis (including WDS), microscopic observations (optical and scanning microscopy, image ana-lyser), as well as Brinell hardness and HV microhardness measurements of structural components.

14

Efekt pamięci kształtu w taśmach stopu Ti-Ni-Cu

Goryczka T., Lelątko J., Ochin P.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

292--295

PL

Taśmy stopu Ti50Ni25Cu25 wytworzono metodą szybkiego chłodzenia z fazy ciekłej z zastosowaniem pojedynczego bębna chłodzącego ( melt-spinning). Odlano dwie taśmy stopu w następujących warunkach temperatury ciekłego stopu i prędkości bębna chłodzącego, odpowiednio: 1255°C i 19 m/s oraz 1352°C i 23 m/s. Wytworzone taśmy cechują duże różnice w stopniu krystaliczności. Taśma odlana w warunkach temperatury ciekłego stopu 1352°C i prędkości bębna chłodzącego 23 m/s jest w stanie amorficznym z niewielką zawartością obszarów krystalicznych z płytkami martenzytu. Płytki martenzytu pełnią rolę zarodków podczas dalszej krystalizacji w temperaturze powyżej 466°C. W stanie krystalicznym obie taśmy wykazywały jednokierunkowy efekt pamięci kształtu oraz zjawisko nadsprężystości. Taśmę odlaną z temperatury 1255°C dodatkowo wygrzewano w temperaturze 200°C przez 0,5 h. Uzyskano zwiększenie objętości względnej ziaren zorientowanych zgodnie z kierunkiem <011>. Kierunek ten jest kierunkiem uprzywilejowanym podczas tworzenia się martenzytu. Zabieg przyczynił się do zwiększenia efektu pamięci kształtu do wartości 3,5%.

EN

The Ti50Ni25Cu25 alloy was produced in the form of thin ribbons using the melt-spinning technique. Two ribbons were cast by applying the following processing parameters: temperature of liquid alloy 1255°C and wheel speed of 19 m/s as well as temperature of 1352°C and wheel speed of 23 m/s. The ribbons revealed significant differences in their crystallinity. The ribbon cast using a higher value of processing parameters was mainly amorphous with a small number of areas with martensite plates inside. These crystalline areas played the role of crystal nuclei during the crystallization process at temperatures above 466°C. The crystalline ribbons demonstrated the on-way shape memory effect as well as pseudoelastic effect. The ribbon cast at 1255°C was additionally annealed at 200°C for 30 minutes. Thermal treatment caused an increase in grains, which were textured along the <011> direction. This direction is favourable when inducing the reversible martensitic transformation. Such grains formation was a source of shape memory increase up to 3.5%.

15

Functional warp-knitted fabrics with integrated superelastic NiTi filaments

Janouchova K., Heller L., Vysanska M.

Autex Research Journal

|

2012

|

Vol. 12, no. 2

34--39

EN

We report on a particular direction of currently conducted extended research on novel textiles with integrated thin metallic filaments made of an intermetallic shape memory NiTi alloy exhibiting functional behaviour such as superelastic deformation up to 10% and a thermally induced shape memory effect. Within this research direction we focus on development of single and multi-layered warp-knitted fabrics that are directionally reinforced with superelastic NiTi filaments. First, we describe the expected properties of such novel structures and their potential applications. Second, we present the functional thermomechanical behaviour of applied superelastic NiTi filaments. Third, we address questions related to the design and fabrication of warp-knitted fabrics with integrated NiTi filaments. Then, we describe experimental methods applied on novel functional textiles in order to evaluate their functional properties. Finally, we present and discuss results of experiments carried out on these novel functional textiles.

16

TiNi shape memory alloy tension at various temperatures - infrared imaging of shape memory effect and pseudoelasticity

Pieczyska E., Tobushi H.

Mechanics and Control

|

2011

|

Vol. 30, no. 1

20-26

EN

The mechanical characteristics and the infrared imaging of stress-induced martensite transformation developing in TiNi shape memory alloy (SMA) subjected to tension in various conditions with respect to the SMA austenite finish parameter have been presented. Based on the mechanical curves and their related temperature changes it was found that onset of the martensitic transformation appears at the end of the elastic part of the stress-strain curve, since the temperature starts to increase before the knee in the curve. The uniform temperature distribution observed on the specimen surface at this stage confirms that the initial martensite transformation is macroscopically homogeneous. For the shape memory effect behavior the uniform temperature distribution on the specimen surface was observed during the complete process of the SMA loading which means that the transformation process is macroscopically homogeneous. For the shape memory alloy pseudoelasticity behavior bands of higher temperature have been recorded during the specimen loading and bands of lower temperature during its unloading, manifesting localized Lü ;ders-like deformation, caused by the transformation process. As the transformation advances, the higher temperature changes have been recorded. Taking advantages from the infrared technique a new results concerning nucleation and development of the martensite forward and reverse transformation have been obtained. Finally, some examples of the SMA new applications due to the SMA shape memory effect have been presented and discussed.

PL

W pracy omówiono właściwości stopów z pamięcią kształtu, przedstawiono wyniki własnych badań parametrów mechanicznych w procesie jednoosiowego rozciągania oraz zmian temperatury próbek, otrzymane w sposób bezstykowy za pomocą kamery termowizyjnej o wysokiej czułości. Na podstawie charakterystyk mechanicznych oraz zmian temperatury próbek tego stopu stwierdzono, że indukowana naprężeniem przemiana fazowa inicjuje się pod koniec zakresu sprężystego, zdecydowanie przed plateau, charakterystycznym dla przebiegu przemiany. Zarejestrowane rozkłady zmian temperatury na powierzchni obciążanych próbek pozwoliły wykazać, że przemiana martenzytyczna wprost i odwrotna, odpowiedzialna za pseudosprężystość SMA, zachodzi w sposób niejednorodny. Inicjuje się w postaci cienkich pasm, podobnych do pasm Lü ;dersa, które następnie rozwijają się w dwóch prawie prostopadłych kierunkach. Niejednorodność przebiegu przemiany martenzytycznej udokumentowano w technice badań w podczerwieni oraz fotografując relief na powierzchni próbki. Omówiono przykłady nowych zastosowań stopu z pamięcią kształtu.

17

Zastosowanie materiałów z pamięcią kształtu w budownictwie

Gwoździewicz P., Dębska A.

Materiały Budowlane

|

2011

|

nr 2

25-27

18

Rozwój struktury wielofazowej stali typu C-Mn-Si-Al-Nb-Ti ze wzrostem odkształcenia plastycznego na zimno

Grajcar A., Opiela M., Griner S.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 1

55-61

PL

Praca dotyczy identyfikacji składników strukturalnych oraz ich cech morfologicznych w stali o strukturze wielofazowej typu C-Mn-Si-Al z mikrododatkami Nb i Ti. Próbki pobrane z odcinków blach po obróbce cieplno-plastycznej poddano jednoosiowemu rozciąganiu zgodnie z kierunkiem walcowania. Odkształcenie realizowano do wydłużenia 5, 10 i 15% oraz do zerwania próbki. Analizowano rozwój struktury wielofazowej w miarę wzrostu odkształcenia na zimno, ze szczególnym uwzględnieniem austenitu szczątkowego i martenzytu indukowanego odkształceniem. Stwierdzono, że austenit cechuje duża stabilność mechaniczna, będąca efektem dużego rozdrobnienia ziaren fazy ? w wyniku zastosowanej obróbki cieplno-plastycznej, a także postępującej stopniowo fragmentacji austenitu szczątkowego. W początkowym etapie odkształcenia przemianie ulegają duże ziarna, zlokalizowane w osnowie ferrytycznej o znacznej gęstości dyslokacji. W miarę wzrostu odkształcenia przemianie ulega austenit, stanowiący graniczne obszary wysp bainitycznych. Częściowa przemiana austenitu szczątkowego w bainicie ziarnistym oraz w środkowej części warstwowych obszarów tej fazy, ulokowanych pomiędzy płytkami ferrytu bainitycznego, rozpoczyna się przy odkształceniu około 15%. Duża stabilność austenitu występującego pomiędzy płytkami ferrytu bainitycznego wynika z ciśnienia hydrostatycznego wprowadzanego przez twarde płytki tej fazy, podobnie jak wywieranego przez indukowany odkształceniem martenzyt drobnopłytkowy. Po zerwaniu próbki stabilne pozostają rozdrobnione, warstwowe obszary austenitu oraz drobne ziarenka w bainicie ziarnistym.

EN

The work concerns the identification of structural constituents and their morphological features of C-Mn-Si-Al steel with Nb and Ti microalloying additions. The test samples taken from the sheets after the thermomechanical processing (Tab. 1) were subjected to single-axis tension along a rolling direction. Deformation was realized to elongation of 5, 10 and 15% as well as to specimens rupture. In this way, the analysis of the evolution of multiphase structure as a function of cold plastic deformation with a special attention to retained austenite and strain-induced martensite was conducted. It was found that retained austenite was high mechanically stable, retained austenite. Large grains located in a ferritic matrix of high dislocation density are transformed in an initial stage of deformation (Fig. 2, 3). As the strain increases, the retained austenite at the boundary regions of bainitic islands transforms (Fig. 2, 4). A partially transformation of retained austenite in granular bainite and in a middle part of layer regions of this phase, located between bainitic ferrite plates, begins at the strain value of about 15% (Fig. 5). The high stability of austenite occurring between bainitic ferrite plates is due to hydrostatic pressure exerting by hard plates of this phase, similarly as caused by strain-induced fine-plate martensite. After the rupture of specimens, the high mechanical stability of layer regions of austenite and fine granules in granular bainite is maintained (Fig. 6).

19

Struktura i przemiana martenzytyczna kompozytu NiTi-TiC

Goryczka T., Szaraniec B., Lelątko J.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 1

30-34

PL

Kompozyt NiTi-TiC wytworzono metodą metalurgii proszków. Uzyskane kompozyty zawierały 3 oraz 5% mas. TiC. Wykonana analiza składu chemicznego wykazała niewielkie rozbieżności pierwiastków niklu i tytanu znajdujących się w osnowie kompozytu. Analiza składu fazowego przeprowadzona w mikroobszarach metodą dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych ujawniła istnienie wokół cząstek TiC obszarów fazy równowagowej Ti2Ni. Pozostałą część osnowy stanowił martenzyt o sieci jednoskośnej B19'. Przemiana martenzytyczna miała charakter odwracalny i zachodziła jednostopniowo. Dodatek TiC w objętości do 5% mas. nie spowodował istotnych zmian temperatur charakterystycznych przemiany martenzytycznej wytworzonych kompozytów w stosunku do spiekanego stopu NiTi. Stabilizacja przemiany martenzytycznej następowała po 20 cyklach cieplnych.

EN

Composite NiTi-TiC was produced by use of powder metallurgy, with addition of titanium carbide: 0, 3 and 5 wt. % Analysis of chemical composition revealed homogeneity of nickel and titanium element distribution in composite matrix - negligible differences in element contents was stated. Phase identification, which was carried out with use of electron back scatter diffraction, showed that TiC particles were surrounded by equilibrium Ti2Ni phase. This phase does not take part in the martensitic transformation. The rest of the composite matrix consisted of the B19' martensite. The composite matrix transformed to the parent phase in one step. Moreover, the martensitic transformation occurred as a reversible one. Addition of titanium carbide in amount up to 5% did not influenced course of the martensitic transformation as well as its transformation temperatures. Thermal cycling of the composites leaded to decrease of the transformation temperatures and enthalpy. It might be due to the presence of local stress caused by TiC particles and/or reaction between dislocations and martensitic plates. The TiC particles can occur as an obstacle for martnesitic plates. In results of that lowering temperature is required to complete transformation. The transformation stabilizes after 20 thermal cycles.

20

The effect of lattice distortion on the course of the martensitic transformations in NiTi shape memory alloys

Stróż D., Chrobak D.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

272-275

EN

The analysis of the influence of precipitation processes as well as dislocation structure on the transformation course and its characteristic parameters in NiTi shape memory alloys was carried out in the work. In order to describe structural changes caused by thermo-mechanical treatment, transmission electron microscopy technique was applied; the study included in situ observations during cooling and heating the specimen in the microscope. The structural changes were related to the evolution of the martensitic transformation determined from the differential scanning calorimetry (DSC) measurements. It was found that the non-homogeneity of stress fields caused by presence of coherent precipitates or by specific dislocation structure results in a multi-stage martensitic transformation. The transformation is preceded by the R-phase transition. Also this transformation can occur in many stages. A thermodynamical model of the multi-stage martensitic transformations occurring in the two-component NiTi alloys was elaborated, which allows anticipation of the transformation sequences in these alloys.

PL

W pracy przeprowadzono analizę wpływu procesów wydzieleniowych oraz struktury dyslokacyjnej na przebieg przemiany martenzytycznej w stopach z pamięcią kształtu NiTi. W badaniach zastosowano technikę transmisyjnej mikroskopii elektronowej, w tym obserwacje podczas chłodzenia i grzania in situ w mikroskopie. Zmiany struktury powiązano z ewolucją przebiegu przemian wyznaczoną metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej. Stwierdzono, że niejednorodność zniekształceń sieciowych, wywołanych obecnością w stopie koherentnych cząstek lub specyficzną strukturą dyslokacyjną, powoduje, iż przemiana martenzytyczna zachodzi wielostopniowo. Jest ona poprzedzona przemianą w fazę R. Także ta przemiana może zachodzić wielostopniowo. Opracowano termodynamiczny model wielostopniowej przemiany martenzytycznej, pozwalający przewidzieć sekwencje przemian w dwuskładnikowych stopach NiTi.