Influence of Si on the Structure and Martensitic Transformation in Deformed Ni–Mn–Ga Alloys

I. I. Musabirov; Мусабиров И. И.; R. Yu. Gaifullin; Гайфуллин Р. Ю.; I. M. Safarov; Сафаров И. М.; R. M. Galeyev; Галеев Р. М.; D. D. Afonichev; Афоничев Д. Д.; K. K. Kirilyuk; Кирилюк К. К.; V. V. Koledov; Коледов В. В.; A. V. Mashirov; Маширов А. В.; R. R. Mulyukov; Мулюков Р. Р.

doi:10.31857/S0015323023601046

Структура и мартенситное превращение деформированных сплавов системы Ni−Mn−Ga

Авторы: Мусабиров И.И.¹, Гайфуллин Р.Ю.¹, Сафаров И.М.¹, Галеев Р.М.¹, Афоничев Д.Д.¹, Кирилюк К.К.², Коледов В.В.³, Маширов А.В.³, Мулюков Р.Р.¹
Учреждения:
1. Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
2. Уфимский университет науки и технологий
3. Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН
Выпуск: Том 124, № 11 (2023)
Страницы: 1129-1136
Раздел: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
URL: https://rjraap.com/0015-3230/article/view/663073
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023601046
EDN: https://elibrary.ru/HGPKPH
ID: 663073

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлены результаты исследования влияния всесторонней изотермической ковки на микроструктуру и мартенситное превращение в сплаве Ni₅₈Mn₁₈Ga₂₄. Ковку выполняли в два этапа: 1 этап − ковка при 700°C (4 прохода, истинная степень деформации e ≈ 1.64), 2 этап − ковка при 500°C (1 проход, e ≈ 0.24). Деформация ковкой привела к трансформации исходной равноосной зеренной структуры. В результате 1 этапа обработки новых зерен не образуется. Только после 2 этапа деформации начинают наблюдаться новые рекристаллизованные зерна, доля которых весьма незначительна. По всей видимости, механизм фрагментации зеренной структуры на первом этапе не запускается из-за недостаточной плотности дефектов при деформации при 700°C. Анализ характеристических температур мартенситного превращения показывает, что в результате ковки эти температуры сдвигаются в область низких температур. Анализ анизотропии термического расширения деформированных образцов в области мартенситного превращения демонстрирует ангармоническое изменение длины образца. В целом это свидетельствует о низком уровне плотности дефектов и внутренних напряжений в образце.

Ключевые слова

сплав Гейслера, Ni−Mn−Ga, ковка, мартенситное превращение, микроструктура

Список литературы

Kamantsev A., Mashirov A., Dilmieva E., Zakharov D., Zhikharev A., Koledov V., Shavrov V., Irzhak F., Shelyakov A., Albertiti F. New Approaches to Manipulation of Microbiological Objects // Phys. Procedia. 2016. V. 82. P. 15−20.
Zhou Z., Wu P., Ma G., Yang B., Li Z., Zhou T., Wang D., Du Y. Large reversible magnetic-field-induced strain in a trained Ni49.5Mn28Ga22.5 polycrystalline alloy // J. Alloys Compd. 2019. V. 792. P. 399−404.
Mendonca A.A., Jurado J.F., Stuard S.J., Silva L.E.L., Eslava G.G., Cohen L.F., Ghivelder L., Gomes A.M. Giant magnetic-field-induced strain in Ni2MnGa-based polycrystal // J. Alloys Compd. 2018. V. 738. P. 509−514.
Gaitzsch U., Potschke M., Roth S., Rellinghaus B., Schultz L. A 1% magnetostrain in polycrystalline 5M Ni–Mn–Ga // Acta Mater. 2009. V. 57. I. 2. P. 365−370.
Родионов И.Д., Кошкидько Ю.С., Цвик Я., Kюитц A., Пандей C., Арял А., Дубенко И.С., Стадлер Ш., Али Н., Титов И.С., Блинов М., Прудникова М.В., Прудников В.Н., Ладеранта Э., Грановский А.Б. Мaгнитокалорический эффект в сплаве Гейслера Ni50Mn35In15 в слабых и сильных полях // Письма в ЖЭТФ. 2015. Т. 101. № 6. С. 419–423.
Алиев А.М., Батдалов А.Б., Ханов Л.Н., Маширов А.В., Дильмиева Э.Т., Коледов В.В., Шавров В.Г. Деградация магнитокалорического эффекта в Ni49.3Mn40.4In10.3 в циклических магнитных полях // ФТТ. 2020. Т. 62. № 5. С. 748−751.
Yang J., Li Z., Yang B., Yan H., Cong D., Zhao X., Zuo L. Effects of Co and Si co-doping on magnetostructural transformation and magnetocaloric effect in Ni−Mn−Sn based alloys // J. Alloys Compd. 2022. V. 892. P. 162190.
Соколовский В.В., Мирошкина О.Н., Бучельников В.Д., Марченков В.В. Магнитокалорический эффект в металлах и сплавах // ФММ. 2022. Т. 123. № 4. С. 339−343.
Соколовский В.В., Мирошкина О.Н., Бучельников В.Д. Обзор современных теоретических методов исследования магнитокалорических материалов // ФММ. 2022. Т. 123. № 4. С. 344−402.
Wei L., Zhang X., Gan W., Ding C., Liu C., Geng L., Yan Y. Large rotating magnetocaloric effects in polycrystalline Ni−Mn−Ga alloys // J. Alloys and Compd. 2021. V. 874. I. 5. P. 159755.
Chen J., Lei L., Fang G. Elastocaloric cooling of shape memory alloys: A review // Mater. Today Commun. 2021. V. 28. P. 102706.
Feng Y., Gao J., Zhou M., Wang H. Giant elastocaloric effect induced by lower stress in Ni−Mn−In−Fe ferromagnetic shape memory alloys // J. Magn. Magn. Mater. 2022. V. 563. P. 169906.
Gui W., Qu Y., Cao Y., Zhao Y., Liu C., Zhou Q., Chen J., Liu Y. The effect of Tb substitution for Ni on microstructure, martensitic transformation and cyclic stability of elastocaloric effect in Ni–Mn–Sn magnetic shape memory alloys // J. Mater. Research Technol. 2022. V. 19. P. 4998−5007.
Zhu Y., Xuan H., Su J., Chen F., Zhang K., Han P., Qiao J. Large elastocaloric effect in as-cast Ni−Mn−Sn−Fe ferromagnetic shape memory alloys // Phys. Lett. A. 2022. V. 451. I. 5. P. 128374.
Everhart W., Newkirk J. Mechanical properties of Heusler alloys // Heliyon. 2019. V. 5. I. 5. P. e01578.
Пушин В.Г., Марченкова Е.Б., Королев А.В., Коуров Н.И., Белослудцева Е.С., Пушин А.В., Уксусников А.Н. Магнитоуправляемые термоупругие мартенситные превращения и свойства мелкозернистого сплава Ni54Mn21Ga25 // ФТТ. 2017. Т. 59. № 7. С. 1297−1306.
Марченкова Е.Б., Пушин В.Г., Казанцев В.А., Королев А.В., Коуров Н.И., Пушин А.В. Особенности термоупругих мартенситных превращений и свойства ультрамелкозернистых сплавов Ni54Mn20Fe1Ga25, полученных закалкой из расплава // ФММ. 2018. Т. 119. № 10. С. 992−1001.
Dey S., Roy R.K., Mallick A.B., Mitra A., Panda A.K. Influence of rapid solidification on mangnetostructural and magnetocaloric effect in Ni53Mn24Ga23 alloy // Materials Today Commun. 2018. V. 17. P. 140−143.
Yang J., Li Z., Yang B., Yan H., Cong D., Zhao X., Zuo L. Strain manipulation of magnetocaloric effect in a Ni39.5Co8.5Mn42Sn10 melt-spun ribbon // Scripta Mater. 2023. V. 224. P. 115141.
Zhang Y., Ouyang J., Wang X., Tian Y., Ren Z. Magneto-structural transformations and magnetocaloric effect in the Heusler type Ni48Cu2Mn36Sn14 – xTix melt-spun ribbons // Mater. Chem. Phys. 2022. V. 290. P. 126 527.
Pushin V., Korolyov A., Kuranova N., Marchenkova E., Ustyugov Y. New Metastable Baro- and Deformation-Induced Phases in Ferromagnetic Shape Memory Ni2MnGa-Based Alloys // Materials. 2022. V. 15. I. 6. P. 2277.
Калетина Ю.В., Грешнова Е.Д., Калетин А.Ю. Эволюция структуры и свойств сплава Ni47Mn42In11 после пластической деформации // ФТТ. 2019. Т. 61. № 11. С. 2204–2209.
Chulist R., Böhm A., Rybacki E., Lippmann T., Oertel C.G., Skrotzki W. Texture Evolution of HPT-Processed Ni50Mn29Ga21 // Mater. Sci. Forum. 2011. V. 702−703. P. 169−172.
Chulist R., Skrotzki W., Oertel C.-G., Böhm A., Lippmann T., Rybacki E. Microstructure and texture in Ni50Mn29Ga21 deformed by high-pressure torsion // Scripta Mater. 2010. V. 62. I. 9. P. 650−653.
Chulist R., Skrotzki W., Oertel C.-G., Böhm A., Brokmeier H.-G., Lippmann T. Cyclic fibre texture in hot extruded Ni50Mn29Ga21 // Intern. J. Mater. Research. 2012. V. 103. I. 5. P. 575−579.
Wei L., Zhang X., Gan W., Ding C., Geng L. Hot extrusion approach to enhance the cyclic stability of elastocaloric effect in polycrystalline Ni−Mn−Ga alloys // Scripta Mater. 2019. V. 168. P. 28−32.
Wei L., Zhang X., Qian M., Cui X., Geng L., Sun J., Panina L.V., Peng H. Introducing equiaxed grains and texture into Ni−Mn−Ga alloys by hot extrusion for superplasticity // Mater. & Design. 2016. V. 112. P. 339−344.
Musabirov I.I., Safarov I.M., Galeyev D.D., Afonichev R.M., Gaifullin R.Y., Kalashnikov V.S., Dilmieva E.T., Koledov V.V., Taskaev S.V., Mulyukov R.R. Influence of multi-axial isothermal forging on the stability of martensitic transformation in a Heusler Ni−Mn−Ga alloy // Trans. Indian. Inst. Met. 2021. V. 74. P. 2481−2489.
Гайфуллин Р.Ю., Гаджиев А.Б., Алиев А.М., Таскаев С.В., Мусабиров И.И. Магнитокалорический эффект в сплаве Ni2.25Mn0.75Ga0.93Si0.07 // Радиотехника и электроника. 2023. Т. 68. № 4. С. 346−352.
Musabirov I.I., Galeyev R.M., Safarov I.M. Thermal expansion anisotropy formed by extrusion for Ni2.26Mn0.80Ga0.89Si0.05 alloy // J. Magn. Magn. Mater. 2020. V. 514. P. 167160.
Мусабиров И.И., Сафаров И.М., Галеев Р.М., Афоничев Д.Д., Гайфуллин Р.Ю., Коледов В.В., Таскаев С.В., Мулюков Р.Р. Влияние деформации изотермической ковкой на мартенситное превращение в сплаве Гейслера системы Ni−Mn−Ga // Челябинский физико-математический журн. 2020. Т. 5. № 4−2. С. 601−611.
Мусабиров И.И., Мулюков Х.Я., Коледов В.В., Шавров В.Г. Термическое расширение сплава Ni2.08Mn0.96Ga0.96 // Журн. технич. физики. 2011. Т. 81. № 3. С. 108−111.