The Structure and Mechanical Properties of the Aging Shape-Memory Ti49Ni51 Alloy after Thermomechanical Treatment

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The effect of thermomechanical treatment on the structure and phase transitions of the aging shape-memory Ti–51 at % Ni alloy has been studied. Mechanical tensile tests were performed in combina-tion with optical and electron microscopic and X-ray diffraction studies. An ultrafine grained (UFG) struc-ture was created in the alloy by multipass-rolling plastic deformation and further annealing. It was established for the alloy to have a high level of mechanical properties (ultimate tensile strength up to 1550 MPa at a rela-tive elongation of more than 20%) owing to a highly disperse phase of precipitation with the formation of an UFG structure due to recrystallization.

About the authors

N. N. Kuranova

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Ural Federal University Named after the First President of Russia B.N. Yeltsin

Email: pushin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia; Ekaterinburg, 620002 Russia

V. V. Makarov

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: pushin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

V. G. Pushin

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Ural Federal University Named after the First President of Russia B.N. Yeltsin

Email: pushin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia; Ekaterinburg, 620002 Russia

N. A. Popov

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Ural Federal University Named after the First President of Russia B.N. Yeltsin

Author for correspondence.
Email: pushin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia; Ekaterinburg, 620002 Russia

References

  1. Ооцука К., Симидзу К., Судзуки Ю., Сэкигути Ю., Тадаки Ц., Хомма Т., Миядзаки С. Сплавы с эффектом памяти формы. М.: Металлургия, 1990. 224 с.
  2. Duering T.W., Melton K.L., Stockel D., Wayman C.M. (Eds.) Engineering Aspects of Shape Memory Alloys. Butterworth-Heineman: London, UK. 1990.
  3. Хачин В.Н., Пушин В.Г., Кондратьев В.В. Никелид титана. Структура и свойства. М.: Наука, 1992. 161 с.
  4. Pushin V.G. Alloys with a Thermomechanical Memory: Structure, Properties, and Application // Phys. Met. Metal. 2000. V.90. Suppl.1. P. S68–S95.
  5. Brailovski V., Khmelevskaya I.Yu., Prokoshkin S.D., Pushin V.G., Ryklina E.P., Valiev R.Z. Foundation of heat and thermomechanical treatments and their on the structure and properties of titanium nickelide-based alloys // PhMM. 2004. V. 97. Suppl 1. P. S3–S55.
  6. Razov A.I. Application of titanium nickelide-based alloys in engineering // PhMM. 2004. V. 97. Suppl 1. P. S97–S126.
  7. Bonnot E., Romero R., Mañosa L., Vives E., Planes A. Elastocaloric effect associated with the martensitic transition in shape-memory alloys // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. P. 125901.
  8. Cui J. Shape memory alloys and their applications in power generation and refrigeration / In Mesoscopic phenomena in multifunctional materials. Eds. A. Saxena, A. Planes; Springer, Germany. 2014. P. 289–307.
  9. Prokoshkin S.D., Pushin V.G., Ryklina E.P., Khmelevskaya I.Yu. Application of Titanium Nickelide–based Alloys in Medicine // Phys. Met. Metallogr. 2004. V. 97. P. S56–S96.
  10. Wilson J., Weselowsky M. Shape Memory Alloys for Seismic Response Modification: A State-of-the-Art Review // Earth. Spectra. 2005. V. 21. P. 569–601.
  11. Yoneyama T., Miyazaki S. Shape Memory Alloys for Medical Applications. Wordhead Publishing: Cambridge, UK. 2009.
  12. Dong J., Cai C., O’Keil A. Overview of Potential and Existing Applications of Shape Memory Alloys in Bridges // J. Bridg. Eng. 2011. V. 16. P. 305–315.
  13. Pushin V., Kuranova N., Marchenkova E., Pushin A. Design and Development of Ti–Ni, Ni–Mn–Ga and Cu–Al–Ni-based Alloys with High and Low Temperature Shape Memory Effects // Materials. 2019. № 12. P. 2616 (24 p.).
  14. Пушин В.Г., Волкова С.Б., Матвеева Н.М., Юрченко Л.И., Чистяков А.С. Структурные и фазовые превращения в квазибинарных сплавах системы TiNi–TiCu, быстрозакаленных из расплава. IV. Микроструктура кристаллических сплавов // ФММ. 1997. Т. 83. № 6. С. 149–156.
  15. Fu Y., Du H., Huang W., Zhang S., Hu M. TiNi-based thin films in MEMS applications: A review // Sens.Actuators A. 2004. V. 112. P. 398–408.
  16. Пушин А.В., Попов А.А., Пушин В.Г. Влияние отклонения химического состава от стехиометричского на структурные и фазовые превращения и свойства быстрозакаленных сплавов Ti50 + xNi25 – xCu25 // ФММ. 2012. Т. 113. № 3. С. 299–311.
  17. Пушин А.В., Попов А.А., Пушин В.Г. Влияние отклонения химического состава от квазибинарного разреза TiNi–TiCu на структурные и фазовые превращения в быстрозакаленных сплавах // ФММ. 2013. Т. 114. № 8. С. 753–764.
  18. Pushin V.G., Stolyarov V.V., Valiev R.Z., Kourov N.I., Kuranova N.N., Prokofiev E.A., Yurchenko L.I. Features of Structure and Phase Transformations in Shape Memory TiNi-Based Alloys after Severe Plastic Deformation // Ann. Chim. Sci. Mat. 2002. V. 27. P. 77–88.
  19. Pushin V.G., Valiev R.Z. The Nanostructured TiNi Shape-Memory Alloys: New Properties and Applications // Sol. St. Phenom. 2003. V. 94. P. 13–24.
  20. Pushin V.G. Structure, Properties, and Application of Nanostructures Shape Memory TiNi-Based Alloys / In book Nanomaterials by severe plastic deformation, Wiley-VCH Verlag GmbH &Co, Weinheim. 2004. P. 822–828.
  21. Pushin V.G., Valiev R.Z., Zhu Y.T., Gunderov D.V., Kourov N.I., Kuntsevich T.E., Uksusnikov A.N., Yurchenko L.I. Effect of Severe Plastic Deformation on the Behavior of Ti–Ni Shape Memory Alloys.// Mater. Trans. 2006. V. 47. P. 694–697.
  22. Valiev R., Gunderov D., Prokofiev E., Pushin V., Zhu Yu. Nanostructuring of TiNi alloy by SPD processing for advanced properties // Mater. Trans. 2008. V. 49. P. 97–101.
  23. Куранова Н.Н., Гундеров Д.В., Уксусников А.Н., Лукьянов А.В., Юрченко Л.И., Прокофьев Е.А., Пушин В.Г., Валиев Р.З. Влияние термообработки на структурные и фазовые превращения и механические свойства сплава TiNi, подвергнутого интенсивной пластической деформации кручением // ФММ. 2009. Т. 108. № 6. С. 589–601.
  24. Куранова Н.Н., Макаров В.В., Пушин В.Г. Влияние механо-термической обработки на структуру и механические свойства сплава Ti49.5Ni50.5 с эффектами памяти формы // ФММ. 2022. Т. 123. № 10. С. 1063–1071.
  25. Ren X., Miura N., Zhang J., Otsuka K., Tanake K., Koiwa M., Suzuki N., Chumlykov Y.I. A Comparative Study of Elastic Constants of Ti–Ni-based Alloys Prior to Martensitic Transformation // Mater. Sci. Eng. 2001. V. A312. P. 196–206.
  26. Лободюк В.А., Коваль Ю.Н., Пушин В.Г. Кристаллоструктурные особенности предпереходных явлений и термоупругих мартенситных превращений в сплавах цветных металлов // ФММ. 2011. Т. 111. № 2. С. 169–194.

Supplementary files



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».