Динамический механизм бокового роста тонкопластинчатых кристаллов мартенсита в железоникелевых сплавах в условиях внешнего растягивающего напряжения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках динамической теории мартенситных превращений обсуждается возможность кооперативного роста граней возникшего кристалла на примере формирования слоя параллельного габитусной плоскости. Подобный рост сопоставляется с боковым ростом кристалла, типичным для сплавов с эффектом памяти формы, но не характерным для α-мартенсита в сплавах железа при простом охлаждении. Однако в условиях внешнего растягивающего напряжения наблюдался быстрый боковой рост и тонкопластинчатых кристаллов α-мартенсита. Показано, что формирование слоя, параллельного габитусной плоскости, аналогично формированию исходного кристалла. Функции дислокационного центра зарождения (ДЦЗ*) для этого слоя выполняет дислокационная петля, обрамляющая габитусную плоскость, с вектором Бюргерса b*, причем b* задается макросдвигом в исходном кристалле. Рассмотрен пример кристалла с габитусом, близким к (3 14 9). Приводятся результаты расчета упругого поля петли ДЦЗ* при использовании данных об упругих модулях сплава Fe–31.5%Ni при температуре Ms = 239 К. В приближении продольных волн для пары относительно длинноволновых составляющих в составе управляющего волнового процесса продемонстрировано практическое совпадение габитуса слоя с исходным габитусом. Проведена оценка величины b*.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. М. Кащенко

Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина; Уфимский университет науки и технологий

Автор, ответственный за переписку.
Email: nad.kashenko@yandex.ru
Россия, Екатеринбург; Уфа

М. П. Кащенко

Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина; Уральский государственный лесотехнический университет

Email: nad.kashenko@yandex.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

В. Г. Чащина

Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина; Уральский государственный лесотехнический университет

Email: nad.kashenko@yandex.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

Список литературы

  1. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977. 238 с.
  2. Счастливцев В.М., Калетина Ю.В., Фокина Е.А. Мартенситное превращение в магнитном поле. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 322 с.
  3. Кащенко М.П., Кащенко Н.М., Чащина В.Г. Вырожденная структура двойников превращения и монокристалличность части тонкопластинчатого мартенсита, инициированного сильным магнитным полем // Изв. РАН. Механика твердого тела. 2020. № 1. С. 9–20.
  4. Пушин В.Г., Кондратьев В.В., Хачин В.Н. Предпереходные явления и мартенситные превращения. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 368 с.
  5. Shibata A., Murakami T., Morito Sh., Furuhara T., and Maki T. The Origin of Midrib in Lenticular Martensite // Mater. Trans. 2008. V. 8. № 6. P. 1242–1248.
  6. Кащенко М.П. Волновая модель роста мартенсита при g-a превращении в сплавах на основе железа. М. – Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, ИИКТ, 2010. 280 с.
  7. Кащенко М.П., Чащина В.Г. Динамическая модель сверхзвукового роста мартенситных кристаллов // УФН. 2011. Т. 181. № 4. С. 345–364.
  8. Levitas V.I. Recent In Situ Experimental and Theoretical Advances in Severe Plastic Deformations, Strain-Induced Phase Transformations, and Microstructure Evolution under High Pressure // Mater. Trans. 2023. V. 64. No. 8. P. 1866–1878. https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-MF2022055
  9. Pushin V.G., Kuranova N.N., Marchenkova E.B., and Pushin A.V. Deformation-Induced Atomic Disordering and bcc → fcc Transformation in Heusler Alloy Ni54Mn21Ga25 Subjected to Megaplastic Deformation by High Pressure Torsion // Phys. Met. Metal. 2020. V. 121. No. 4. P. 330–336.
  10. Tyc O., Iaparova E., Molnárová O., Heller L., Šittner P. Stress induced martensitic transformation in NiTi at elevated temperatures: Martensite variant microstructures, recoverable strains and plastic strains // Acta Mater. 2024. V. 279. P. 120287.
  11. Singh P., Picak S., Sharma A., Chumlyakov Y., Arróyave R., Karaman I., Johnson D.D. Martensitic Transformation in Fe{x}Mn{80-x}Co{10}Cr{10} High-Entropy Alloy // Physical Review Letters. 2021. V. 127. P. 115704. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.115704
  12. Кащенко М.П., Чащина В.Г. Описание морфологических признаков при В2 – В19 мартенситном превращении в рамках концепции управляющего волнового процесса // Физич. мезомеханика. 2014. Т. 17. № 4. С. 69–76.
  13. Greninger A.B., Troiano A.R. The mechanism of martensite formation // Metal. Trans. 1949. V. 185. P. 590–598.
  14. Haush G., Warlimont H. Single crystalline elastic constants of ferromagnetic centered cubic Fe–Ni invar alloys // Acta Met. 1973. V. 21. P. 400–414.
  15. Кащенко М.П., Теплякова Л.А., Джемилев К.Н., Чащина В.Г. Условия генерации кристонов и интерпретация кривой σ–ε для монокристаллов Ni3Fe // ФММ. 1999. Т. 88. № 3. С. 17–21.
  16. Kashchenko M.P., Teplyakova L.A., Chashchina V.G. Peierls Stress for [ll2h]{hhl) Shear in the FCC lattice // Phys. Met. Metal. 2000. V. 90. № 1. P. 21–26.
  17. Кащенко М.П., Кащенко Н.М., Чащина В.Г. Динамическая модель пространственного масштабирования начального возбужденного состояния при реконструктивных мартенситных превращениях // ФММ. 2021. Т. 122. № 9. С. 895–901.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема бокового роста тонкопластинчатого мартенсита в сплаве Fe–31Ni–10Co–3Ti, вызванного напряжением растяжения при температуре Ms = 83 К (часть рис. 7 в [5]).

Скачать (18KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Волновая схема формирования прообраза мартенситной пластины.

Скачать (17KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фрагменты, демонстрирующие: а – сечение плоского канала превращения, образующегося при распространении УВП. Величины относительно малых пороговых деформаций не отражены; б – поворот материала на угол φ и появления деформации чистого сдвига (ΔS1 = –ΔS2 ) при финишных деформациях в случае положительного объемного эффекта.

Скачать (52KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Параметры цилиндрической системы координат с привязкой к дислокационной петле: Λ1, Λ2 – направления сегментов петли, ось Z коллинеарна сегменту Λ1, угол θ отсчитывается от плоскости петли.

Скачать (10KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость от угла θ величины сдвига S, деформаций ε1,2, относительного изменения объема δ, при Z = 0, R = 200 a (a – параметр решетки аустенита; начало отсчета – центр сегмента Λ1, вертикальные линии разделяют области доминирования сдвигов S1 либо S2, все характеристики относятся к ДЦЗ в форме петли, обрамляющей габитус, но символ (*) опущен).

Скачать (18KB)
Метаданные