Ni–Mn–Ga–Cu Heusler Alaşımlarının Sünekliği ve Şekil Hafızası Özellikleri

Ni–Mn–Ga Heusler alaşımları, son birkaç on yılda aktüatör ve sensör cihazları için potansiyel bir malzeme olarak geniş çapta araştırılmıştır.[1–4] Bu alaşım, martensitik dönüşüm, süper esneklik, ve manyetik alan kaynaklı gerinim (MFIS).[5–10] Stokiyometrik Ni-Mn-Ga alaşımlarında, üç tür kristal yapı bulunmuştur, yani: beş katmanlı (10M), yedi katmanlı (14M) ) ve modüle edilmemiş martensit (2M).[11,12] Birçok mühendislik uygulaması, 390 K'den daha yüksek sıcaklıklarda çalışan şekil hafızalı alaşımlar gerektirir. Bu alaşımlarda martensitik dönüşüm (MT) sıcaklığının çok yüksek olduğu iyi bilinmektedir. kimyasal değişikliklere duyarlıdır.

Cistanche tubulosa'nın Faydaları-Anti Alzheimer hastalığı

[13–16] Birkaç makale, zenginleştirilmiş Ni veya Mn içeriğine sahip stokiyometrik olmayan Ni2MnGa alaşımlarında yüksek bir MT sıcaklığının gözlemlenebileceğini ortaya koydu ve bu, yüksek sıcaklık şekil hafızalı alaşımlar (HTSMA) olarak potansiyellerini gösterdi.[17,18] Ayrıca, üçlü sisteme Cu veya Fe gibi dördüncü bir elementin eklenmesi, MT sıcaklığında önemli bir artışa yol açabilir. düşük güç.

Bu nedenle, mekanik özelliklerin iyileştirilmesi bu malzemelerin geliştirilmesinde bir öncelik haline gelmiştir. Son araştırmalar, çok kristalli Ni-Mn-Ga alaşımlarının sünekliğinin sünek c fazının oluşumu yoluyla etkili bir şekilde iyileştirilebileceğini göstermiştir.[22,23] Bu yazıda, Ga yerine Cu ilavelerinin süneklik ve SME üzerindeki etkisi kuaterner Ni50Mn25Ga25 xCux alaşımları incelenmiştir. Ni50Mn25Ga25 xCux (pct'de x=1 ila 10) nominal bileşimine sahip çok kristalli alaşımlar, ark eritme yöntemiyle bir argon koruyucu atmosfer altında hazırlandı. Nikel, manganez, galyum ve bakırın saflığı sırasıyla yüzde 99.95, yüzde 99.95, yüzde 99.99 ve yüzde 99.999'du. Yaklaşık 8 g'lık her düğme şeklindeki külçe, iyi bir homojenlik sağlamak için dört kez yeniden eritildi. Ayrıca, buharlaşma kayıplarını telafi etmek için ağırlıkça %5 ilave Mn ilave edildi. Daha sonra külçeler, vakumlu kuartz ampullere kapatıldı ve 1173 K'de 48 saat tavlandı ve ardından fırın, ortam sıcaklığına kadar soğutuldu.

Çölde yaşayan cistanche-Anti Alzheimer hastalığı

Hafızayı İyileştiren ve Alzheimer Hastalığını Önleyen Cistanche ürünlerini görüntülemek için buraya tıklayın

【Daha fazlasını isteyin】 E-posta:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Sabit Ni ve Mn içeriği ve Ga yerine artan Cu ilavesi nedeniyle, numuneler bundan sonra Cu1, Cu2 vb. olarak anılacaktır. Faz yapısı, bir Bruker D8-Discover with CoKa radyasyonu kullanılarak X-ışını kırınımı (XRD) analizi ile oda sıcaklığında tanımlandı. Mikroyapısal gözlemler, taramalı elektron mikroskobu (SEM) (Philips XL30) ile yapıldı. c fazının ve martenzitin hacim fraksiyonu, geri saçılan elektron (BSE) modunda 1000 büyütmede alınan ve ardından ImageJ programı kullanılarak işlenen üç SEM görüntüsünden hesaplandı. Mekanik özellikler ve SME, bir Instron 5566 makinesi kullanılarak 10 3 s 1 gerinim hızı ile tek eksenli sıkıştırma testleri ile oda sıcaklığında ölçülmüştür. Sıkıştırma testleri için yükseklik-genişlik oranı 3/2 olan dikdörtgen numuneler, elektrikli boşaltma işlemesi kullanılarak dökme malzemeden kesildi. Numunenin uzunlukları, yüklemeden önce (l0), boşaltmadan sonra (l1) ve östenit bitiş sıcaklığının (Af) 100 K üzerindeki bir sıcaklığa 15 dakika süreyle (l2) ısıtıldıktan sonra, 0,001 mm hassasiyete sahip bir mikrometre kullanılarak ölçülmüştür. . Boşaltma sonrası kalıcı gerinim (ep) ve SME nedeniyle geri kazanılan gerinim (eSME) sırasıyla ep=ln l0 l1  100pct ve eSME=ln l2 l1  100pct olarak hesaplandı. Geri kazanılabilir oranlar, R=eSME ep olarak hesaplandı. Ayrıca, gerilim-gerinim eğrilerinden, ikiz gerilimler (RTW), ep geriliminin yarısındaki gerilim seviyesi ölçülerek belirlendi. Oda sıcaklığında kristal yapı tipini belirlemek için X-ışını kırınım tekniği kullanıldı. Kristal yapı evrimi türü ve karşılık gelen kafes parametreleri Tablo I'de toplanmıştır.

Yakınımdaki Cistanche eki-Bellek Geliştirme

Birinci numunede (Cu1), ana pikler, bir=5.8282 A˚ kafes parametreleri ile L21 kübik yapısının (ana ostenit fazı)kiler olarak indekslendi. Cu içeriği pct'de 2'ye yükseldiğinde, ikinci fazdan bazı yeni pikler tespit edildi. Zayıf yoğunlukları nedeniyle, yalnızca ana ostenit fazının kafes parametreleri=5.8346 A˚ olarak hesaplanabildi. Sonraki numunede (Cu2.75), saf bir 10 M martensit yapısı ortaya çıktı. Daha fazla alaşımlama üzerine, Cu4'ten Cu8'e kadar olan numunelerde gözlenen modüle edilmemiş martensit fazına başka bir dönüşüm tespit edildi. Kimyasal modifikasyonların martenzit birim hücresinin dörtgenliğinde değişiklikler getirdiği iyi bilinmektedir. Bu durumda kafes parametresi ''a'', hacmi sabit tutarak Cu4 ve Cu8 için sırasıyla 5,4857'den 5,3840 A˚'ye ve ''c'' sırasıyla 6,5327'den 6,7241 A˚'ye yükselir (Şekil 1). En yüksek miktarda Cu ilavesine sahip numuneler, yalnızca martensit fazından gelen piklerin dışında ek kırınım pikleri sergiler. Yeni fazın, yüz merkezli kübik yapıya sahip c fazı olduğu doğrulandı.[18] Ga'nın Cu ile yer değiştirmesinin mekanik özellikler ve SME üzerindeki etkisini değerlendirmek için oda sıcaklığında sıkıştırma testleri yapıldı. Temsili gerilim-gerinim eğrileri Şekil 2(a)'da sunulmuştur. Ni50Mn25Ga24Cu1'in sıkıştırma eğrisi, ileri ve geri martensitik dönüşüm ile süper elastik karakteri gösterdi.[24] Ana östenit fazının stres kaynaklı martensitik dönüşüme uğraması için gereken stres yaklaşık 250 MPa olarak hesaplanmıştır. Ni50Mn25Ga23Cu2'nin gerilim-uzama eğrisi bazı dalgalanmalar gösterir. Bu numunenin mikro yapısının karışık karakteri nedeniyle, ilk plato martensit deformasyonu ile ilişkilendirilebilirken, ikincisi ostenitten martenzite dönüşümü temsil eder. Bu özel durumda, yarı kalıcı gerilmede (ep) ölçülen 60MPa'lık gerilim, ana östenit fifi martensit (A fifi M) dönüşümüne karşılık gelir. Cu2.75'ten Cu10'a kadar olan numunelerin gerilme-uzama eğrileri, çok değişkenli elastik deformasyon, martensitik varyantların ve/veya ikizlenmenin yeniden yönlendirilmesi ve tamamen yeniden yönlendirilmiş martensitlerin elastik ve plastik deformasyonu ile ilişkili üç aşamadan oluşur. Şekil 2(b), Cu miktarı arttığında artan ikizlenme gerilimi değerlerini göstermektedir. Ayrıca, Ga'nın Cu ile yer değiştirmesi, Ni-Mn-Ga-Cu alaşımlarının oda sıcaklığında sünekliğinde önemli bir gelişme sağlar, bu potansiyel uygulamalar durumunda önemlidir (Şekil 3(a)). Ayrıca, oda sıcaklığında bir tür kristal yapı sergileyen alaşımlarda, yani 2M martenzitte (yani Cu4'ten Cu8'e), Cu konsantrasyonunun artması üzerine süneklikte doğrusal bir davranış gözlemlendi. Ga yerine en fazla Cu içeren numunelerde ikinci fazın oluşması ep geriniminde önemli bir artışı beraberinde getirir. Şekil hafızası davranışını elde etmek için sıkıştırma testlerinden sonra numuneler ısıtıldı ve ardından geri kazanım gerilimi, geri kazanım geriliminin ortalama değeri ve geri kazanım oranları ölçüldü ve Şekil 3(b)'de çizildi. Ana östenit fazı ile martensit arasındaki geri kazanılabilir maksimum gerinme, bir yapıdan diğerine geçmek için gereken kesme kuvvetinin büyüklüğü ile belirlenir. Ayrıca, elde edilebilir tersinir gerilmenin teorik değerleri, modüle edilmiş martensitik yapılar için modüle edilmemiş kristal yapılara göre daha düşüktür. Modüle edilmiş yapının baskın olduğu az miktarda Cu ilaveli (Cu2.75'e kadar) numunelerin SME'sinin daha düşük değerlerini gözlemlememizin nedeni budur. Oda sıcaklığında tek 2M martensit fazının gözlendiği numuneler için geri kazanılabilir suş, Cu içeriğinin artmasıyla birlikte artıyordu.

Cistanche-Anti Alzheimer Hastalığının Etkileri

Ayrıca martenzit birim hücresinin dört köşeliliği (bkz. Tablo 1'deki c/a oranı) alaşımlama üzerine artar. Martenzit birim hücrenin c/a oranı 1'den daha fazla saptığında, transformasyon suşu artar. Yüksek bir c/a oranı, kübik ana ostenit fazından daha büyük bir distorsiyona işaret eder ve bu nedenle, Ni-Mn-Ga-Cu alaşımlarında artan Cu ilavesiyle daha yüksek bir SME gözlemlenebilir. Ayrıca Ni50Mn25Ga17Cu8 alaşımı, ısıtıldıktan sonra tamamen geri kazanılabilir bir gerilim sergiler. Ayrıca, bu polikristalin alaşımda gözlemlenen yüzde 7'lik SME değeri, tek kristaller için bile daha önce üçlü Ni-Mn-Ga sisteminde bildirilen değerlerden daha yüksektir.[18,25] Birçok mühendislik uygulamasının, otomotiv veya havacılık endüstrileri gibi farklı yüksek teknolojik alanlardan gelen talebe yanıt olarak daha yüksek sıcaklıklar (yani 473 K'den daha yüksek). Şu anda, FeMnSi-, CuAlNi-, NiMn-, NiAl-, Ti(Pt, Pd, Au,)- ve NiTi tabanlı[26,27] gibi çeşitli alaşım sistemleri araştırılmıştır, ancak şimdiye kadar birkaç problem (örn. martensit stabilizasyonu, termal ve termomekanik instabilite) bu alaşımlarda çözülmeden kalmıştır. Önceki çalışmalarımızda,[19] Ga yerine artan Cu miktarının Cu8 numunesi için MT sıcaklığını da 720 K'ye kadar yükselttiğini bildirmiştik (Şekil 4), bu alaşımı HTSMA olarak endüstriyel uygulama için umut verici bir aday haline getiriyor.

Süpermen otlar cistanche--Alzheimer hastalığına karşı

Ne yazık ki, daha fazla alaşımlama, geri kazanılabilir gerginliğin azalmasına yol açan c fazının oluşumunu teşvik eder. Ayrıca, çift fazlı numunelerde martensitik başlangıç ​​dönüşüm sıcaklığında 15 K kadar hafif bir düşüş gözlemlendi. Bu etki, iki faz arasındaki kafes uyumsuzluğu tarafından üretilen ek iç gerilimlerin bir sonucu olabilir. Cu10 alaşımının şekil geri kazanımı üzerindeki c fazının olumsuz etkisi, Cu9 alaşımına göre daha dikkat çekicidir. c fazının hacim fraksiyonları sırasıyla Cu9 ve Cu10 için yaklaşık %12 ve %24 olarak ölçülmüştür. c-fazı katkısı, malzemenin sünekliğinde bir iyileşmeye neden olmuştur. Bununla birlikte, KOBİ'nin kendisini de büyük ölçüde azaltır. Geri kazanılabilir oranlar, Ga'nın Cu ile ikame edilmesi sırasında geri kazanılabilir gerinim ile benzer davranış göstermiştir. Ni50Mn25Ga22.25Cu2.75 için oldukça beklenmedik düşük R değeri, sıkıştırma testinden sonra gözlenen yüzey süreksizliklerinden kaynaklanabilir. Ni-Mn-Ga alaşımlarının modüle edilmiş yapıları (10M, 14M), modüle edilmemiş olanlardan daha kırılgandır, bu özel durumda SME ve R'nin düşük değerinin nedeni olabilir. Deneysel sonuçlara dayanarak, aşağıdaki sonuç çıkarılabilir: Ga'nın Cu ile yer değiştirmesi, kristal yapı tipinde ve birim hücrenin tetragonalitesinde değişiklikler getirir; bu, artan Cu ilavesiyle artar. Ni-Mn-Ga-Cu alaşımlarının oda sıcaklığında sünekliği, Cu eklenmesi ve c fazının oluşturulması yoluyla büyük ölçüde geliştirilebilir. Ancak, ikinci aşamanın getirilmesi KOBİ'yi önemli ölçüde azaltır.

Tablo I. Ni50Mn25Ga252xCux (pct'de x=1 ila 10) Alaşımlarının Oda Sıcaklığında Kristal Yapı Tipi ve Kafes Parametreleri

Şekil 1—Ni50Mn25Ga25 xCux (pct'de x=1 ila 10) alaşımlarının kafes parametrelerinin gelişimi.

Şekil 2—(a) Ni50Mn25Ga25 xCux'un (x=1, 2, 2.75, 4, 9 at pct) basınç gerçek gerilim-gerçek gerinim eğrisi oda sıcaklığında test edilmiştir. (b) Ana östenit fazının Cu1 ve Cu2 için gerilim kaynaklı martensitik dönüşüme uğraması için gerekli gerilimin gelişimi ve numunelerin geri kalanı için ikiz gerilim, yani Cu2.75'ten Cu10'a.

Şekil 3—(a) Ni50Mn25Ga25 xCux (pct'de x=1 ila 10) alaşımlarının boşaltılmasından sonraki kalıcı gerilme. (b) Östenit bitiş sıcaklığının (Af) 100 K üzerine ısıtıldığında Ni50Mn25Ga25 xCux (x=1 ila 10 pct) alaşımlarının geri kazanılmış suşları.

Şekil 4—Ni50Mn25Ga25 xCux (pct'de x=1 ila 10) alaşımlarında martensitik başlangıç ​​dönüşüm sıcaklığının bileşimsel bağımlılığı.

REFERANSLAR

1. K Ullakko: J. Mater. Müh. Gerçekleştir., 1996, cilt. 5, s. 405–409.

2. AR Smith, J Tellinen ve K Ullakko: Açta Mater., 2014, cilt. 80, s. 373–79.

3. Ben Suorsa, E Pagounis ve K Ullakko: J. Magn. Magn. Mater., 2004, cilt. 272–276, s. 2029–30.

4. A Hobza, CL Patrick, K Ullakko, N Rafflla, P Lindquist ve P Mu¨llner: Sens. A-Phys., 2018, cilt. 269, s. 137–44.

5. VV Martynov: J. Phys. Fransa, 1995, cilt. 5, s. C8-91–C8-99.

6. VV Kokorin, VV Martynov ve VA Çernenko: Scr. metal. Mater., 1992, cilt. 26, s. 1752–77.

7. K Ullakko, JK Huang, C Kantner, RC O'Handley ve VV Kokorin: Ek. fizik Lett., 1996, cilt. 69, s. 1966–68.

8. SJ Murray, M Marioni, SM Allen, RC O'Handley ve TA Lograsso: Appl. fizik Lett., 2000, cilt. 77, s. 886–88.

9. E Pagounis, R Chulist, MJ Szczerba ve M Laufenberg: Ek. fizik Lett., 2014, cilt. 105, s. 052405.

10. E Pagounis, MJ Szczerba, R Chulist ve M Laufenberg: Appl. fizik Lett., 2015, cilt. 107, s. 152407.

11. J Pons, VA Chernenko, R Santamarta ve E Cesari: Açta Mater., 2000, cilt. 48, s. 3027–38.

12. ZB Li, B Yang, YD Zhang, C Esling, NF Zou, X Zhao ve L Zuo: Açta Mater., 2014, cilt. 74, s. 9–17.

13. SK Wu ve ST Yang: Mater. Lett., 2003, cilt. 57, s. 4291–96.

14. AN Vasil'ev, AD Bozhko, VV Khovailo, IE Dikshtein, VG Shavrov, VD Buchelnikov, M Matsumoto, S Suzuki, T Takagi ve J Tani: Phys. Rev. B, 1999, cilt. 59, s. 1113–20.

15. A Brzoza, S Sumara, A Wierzbicka-Miernik, W Maziarz ve MJ Szczerba: Mater. bilim Technol.-Lond., 2020, cilt. 36, s. 961–65.

16. XQ Chen, X Lu ve ZX Qin: Mater. bilim Technol.-Lond., 2009, cilt. 25, s. 829–32.

17. VA Çernenko, E Cesari, VV Kokorin ve IN Vitenko: Scr. metal. Mater., 1995, cilt. 33, s. 1239–44.

18. Y Ma, C Jiang, Y Li, H Xu, C Wang ve X Liu: Açta Mater., 2007, cilt. 55, s. 1533–41.

19. A Brzoza, A Wierzbicka-Miernik, T Czeppe, E Cesari ve MJ Szczerba: Intermetallics, 2019, cilt. 109, s. 157–61.

20. S Guo, Y Zhang, B Quan, J Li, Y Qi ve X Wang: Akıllı Mater. Yapı., 2005, cilt. 14, s. S236–8.

21. ZB Li, NF Zou, CF Sa´nchez-Valde´s, JL Sa´nchez Llamazares, B Yang, Y Hu, YD Zhang, C Esling, X Zhao ve L Zuo: J. Phys. D, 2016, cilt. 49, s. 1025002.

22. Y Ma, S Yang, Y Liu ve X Liu: Açta Mater., 2009, cilt. 57, s. 3232–41.

23. Y Xin, Y Li, L Chai ve H Xu: Scr. Mater., 2007, cilt. 57, s. 599–601.

24. CM Wayman: Prog. Anne. Sci., 1992, cilt. 36, s. 203–24.

25. H Xu, Y Ma ve C Jiang: Ek. fizik Lett., 2003, cilt. 82, s. 3206–208.

26. J Ma, I Karaman ve R Noebe: Int. Anne. Rev., 2010, cilt. 5, s. 257–15.

27. JV Humbeeck: Anne. Res. Bülten, 2012, cilt. 47, s. 2966.