Orientation dependence of cyclic stability of superelasticity of Ti50.2Ni49.8 alloy single crystals under compression

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of marforming (low-temperature compression deformation of В19′-martensite at 203 K and subsequent annealing at 713 K for 0.5 h) on superelasticity (SE), temperature range of SE, and cyclic stability of superelastic behavior 323 K are studied on [001]В2 and [112]В2 single crystals of the Ti50.2Ni49.8 (at %) alloy under compression. It is shown that marforming leads to an increase in the offset yield strength σ0.1 of the high-temperature В2-phase and to the development of SE, which was not observed in quenched crystals. The orientation dependence of the SE temperature range and the cyclic stability of superelastic behavior, which is determined by the orientation dependence of the σ0.1 stresses of the В2-phase, is established. The maximum SE temperature range is 87 K, and the cyclic stability of superelastic behavior at a temperature of 323 K is sound in the [001]В2 orientation with a high σ0.1 stress level of the В2-phase.

About the authors

I. V. Kireeva

Siberian Physical-Technical Institute, National Research Tomsk State University

Author for correspondence.
Email: kireeva@spti.tsu.ru
Russian Federation, Tomsk, 634050

Yu. I. Chumlyakov

Siberian Physical-Technical Institute, National Research Tomsk State University

Email: kireeva@spti.tsu.ru
Russian Federation, Tomsk, 634050

A. V. Vyrodova

Siberian Physical-Technical Institute, National Research Tomsk State University

Email: kireeva@spti.tsu.ru
Russian Federation, Tomsk, 634050

A. A. Saraeva

Siberian Physical-Technical Institute, National Research Tomsk State University

Email: kireeva@spti.tsu.ru
Russian Federation, Tomsk, 634050

Z. V. Pobedennaya

Siberian Physical-Technical Institute, National Research Tomsk State University

Email: kireeva@spti.tsu.ru
Russian Federation, Tomsk, 634050

E. C. Marchenko

Siberian Physical-Technical Institute, National Research Tomsk State University

Email: kireeva@spti.tsu.ru
Russian Federation, Tomsk, 634050

References

  1. Otsuka K., Wayman C.M. Shape Memory Materials.Cambridge: Cambridge University Press, 1998. 284 p.
  2. Otsuka K., Ren X. Physical metallurgy of Ti–Ni–based shape memory alloys // Prog. In Mater. Sci. 2005. V. 50. № 5. P. 135–678.
  3. Пушин В.Г., Кондратьев В.В., Хачин В.Н. Предпереходные явления и мартенитные превращения. Екатеринбург, УрО РАН, 1998. 368 с.
  4. Moghaddam N.S., Saedi S., Amerinatanzi A., Hinojos A., Ramazani H., Kundin J., Mills M.J., Karaca H., Elahinia M. Achieving superelasticity in additively manufactured NiTi in compression without post-process heat treatment // Sci. Reports. 2019. V. 9. P. 41.
  5. Choi W.S., Pang E.L., Ko W.S., Jun H., Bong H.J., Kirchlechner C., Raabe D., Choi P.P. Orientation-dependent plastic deformation mechanisms and competition with stress-induced phase transformation in microscale NiTi // Acta Mater. 2021. V. 208. P. 116731.
  6. Elahina M., Moghaddam N.S., Andani M.T., Amerinatanzi A., Bimber B., Hamilton R.F. Fabrication of TiNi throuch additive manufacturing: A review // Prog. In Mater. Sci. 2016. V. 83. P. 630–663.
  7. Yang Y., Sun J., Ding X. Superelasticity induced a strain gradient // Shap. Mem. Superelasticity. 2023. V. 9. P. 231–239.
  8. Гирсова С.Л., Полетика Т.М., Биттер С.М., Лотков А.И., Кудряшов А.Н. Мультистадийность мартенситных превращений в нанокристаллическом сплаве Ti–50.9 ат.% Ni // Изв. Вузов. Физика. 2021. Т. 64. № 10. С. 124–130.
  9. Деркач М.А., Шереметьев В.А., Коротицкий А.В., Прокошкин С.Д. Исследование низкотемпературного термомеханического поведения сверхупругого сплава Ti–18Zr–15Nb в различных температурно-скоростных условиях // ФММ. 2023. Т. 124. № 9. С. 873–883.
  10. Куранова Н.Н., Макаров В.В., Пушин В.Г., Попов Н.А. Структура и механические свойства стареющего сплава Ti49Ni51 с эффектами памяти формы после механо-термической обработки // ФММ. 2023. Т. 124. № 2. С. 239–247.
  11. Chumlyakov Y.I., Kireeva I.V., Pobedennaya Z.V., Yakovleva L.P., Vyrodova A.V., Kuksgauzen I.V. Orientation dependence of shape memory effect and superelasticity in (TiZrHf)50Ni25Co10Cu15 high-entropy alloy single crystals // Shap. Mem. Superelasticity. 2023. V. 9. P. 300–312.
  12. Hornbogen E., Mertinger V., Wurzel D. Microstructure and tensile properties of tow binary NiTi-alloys, Scripta Mater // Scripta Mater. 2001. V. 44. № 1. P. 171–178.
  13. Chumlyakov Y.I., Kireeva I.V., Vyrodova A.V., Saraeva A.A., Pobedennaya Z.V. Effect of marforming on superelasticity and shape memory effect of [001]-oriented Ni50.3Ti49.7 alloy single crystals under compression // J. Alloys and Compd. 2021. V. 896. P. 162841.
  14. Sehitoglu H., Hamilton R., Canadinc D., Zhang X.Y., Gall K., Karaman I., Chumlyakov Y., Maier H.J. Detwinning in NiTi alloys // Metall. And Mat. Trans. A. 2003. V. 34. № 5. P. 6–13.
  15. Chumlyakov Yu.I., Kireeva I.V., Saraeva A.A., Pobedennaya Z.V., Vyrodova A.V. Effect of the surface oxide layer on shape memory effect and superelasticity of [011]-oriented Ti–50.1Ni single crystals // Metals. 2022. V. 12. Paper 1932.
  16. Hornbogen E. The effect of variables on martensitic transformation temperatures // Acta Metall. 1985. V. 33. № 4. P. 595–601.
  17. Carroll M.C., Somsen Ch., Eggeler G. Multiple-step martensite transformations in Ni-rich Ni–Ti shape memory alloys // Scripta Mater. 2004. V. 50. P. 187–192.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».