|
|
Impact of Heat Treatment Environment of Microstructure and Transformation Path in NiTi Shape Memory Alloy
Kuběnová, Monika ; Zálešák, Jakub ; Čermák, Jiří ; Barták, Tomáš ; Dlouhý, Antonín
We report results of differential scanning calorimetry (DSC) experiments in which heat flow (T) from and to Ti-50.9at%Ni shape memory samples was recorded during the temperature scan through a B2 B19’ transformation range. Prior to the DSC experiments, the samples were separately annealed in evacuated quartz capsules containing different hydrogen and helium mixtures with an overall filling pressure of 900 mbar. The quartz tubes containing the annealed samples were subsequently quenched into cold water. After quenching, the capsules were opened, martensitic transformations were investigated by DSC and the microstructure of the samples was assessed by transmission electron microscopy (TEM). Annealing in the mixtures with an increasing partial pressure of hydrogen led to a considerable drop in the latent heat associated with the B2 B19’ martensitic transformation. Results obtained using TEM suggest that hydrogen may function as a catalytic substance that accelerates the long range ordering of Ni atoms in early stages of Ni4Ti3-phase precipitation. The selected area diffraction study focused on patterns in <100>B2 and <110>B2 zones and provided evidence for diffuse scattering due to spatial modulations of the lattice constant. These variations in the background electron intensities might be related to a precursor of Ni4Ti3 phase in its early state of formation.
|
|
|
Creep in NiAl-Mo Eutectics
Dudová, Marie ; Barták, Tomáš ; Kuchařová, Květa ; Dlouhý, Antonín
We report on creep in NiAl-Mo ternary eutectic and NiAl intermetallic, having respective nominal compositions Ni-45.5Al-9Mo and Ni-45.2Al (at.%). These alloys were directionally solidified in a high-temperature optical floating zone furnace. The eutectic alloy exhibited a well-aligned rod-like microstructure, consisting of NiAl matrix and 14% (by volume) continuous Mo-fibres oriented along a [001]-crystal growth direction. Cylindrical [001]-oriented specimens were loaded in compression at temperatures in a range 1073 – 1173 K. Formidable strengthening by regularly distributed fine fibres (typical diameter, 400 nm) was observed which resulted in minimum creep rates of the NiAl-Mo eutectic that were seven orders of magnitude lower than the corresponding minimum creep rates of the NiAl matrix. Preliminary microstructural investigations suggested that the strengthening effect is due to an interaction between Mo fibres and subgrain boundaries that form in the course of creep. This interaction leads to an increase of dislocation density in the vicinity of fibres and to an efficient redistribution of stresses in the microstructure.
|
|
|
Influence of Heat Treatment on Microstructure and Transformation Characteristics of NiTi Shape Memory Wires
Zálešák, Jakub ; Kuběnová, Monika ; Čermák, Jiří ; Svoboda, Milan ; Dlouhý, Antonín
The present study shows how heat treatments affect microstructure and transformation behaviour of superelastic Ni-rich NiTi shape memory wires. Wire samples were sealed into quartz tubes, filled with hydrogen reduction atmosphere, heated for 10 minutes at temperatures increasing in a range from 500 to 600°C and subsequently quenched into cold water. Characteristic transformation temperatures MS, MF, AS, AF, thermal hysteresis and latent heats were investigated using differential scanning calorimetry (DSC). We observed significant changes in DSC charts which recorded B2 → R and R → B19‘ phase martensitic transformations. Increasing temperature of the heat treatment resulted in a convergence of the two transformation peaks. R-transformation commenced at systematically lower temperatures and the beginning of the B19‘ transformation was shifted to higher temperatures with increasing temperature of the heat treatment. In parallel, latent heat of the overall B2 → B19‘ transformation clearly increases. We rationalize these significant changes in the transformation behaviour on the basis of the microstructural development during the heat treatment which is characterized by means of SEM, TEM and EBSD techniques.
|
|
|
Interakce mezi Ti-Al-Nb taveninou a Y2O3 kelímky
Barták, Tomáš ; Dlouhý, Antonín ; Dočekalová, Kateřina ; Zemčík, L.
Příspěvek je věnován studiu interakcí mezi taveninou intermetalické slitiny Ti-46Al-7Nb-0.7Cr-0.1Si-0.2Ni (at %) a keramickými tavicími kelímky na bázi Y2O3. Pozornost je věnována vlivu taveniny na strukturu a fázové složení stěny keramických kelímků při tavbách s různou dobou výdrže na tavicí teplotě. Vakuového indukční tavby (VIM) byly provedeny ve vakuové peci BALZERS VSG 02 pod ochrannou atmosférou argonu při tlaku 0,133 bar. Studium se zaměřilo primárně na rozhraní tavenina – tavicí kelímek a bylo prováděno metodou analytické elektronové mikroskopie pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (SEM) s energiově disperzním rentgenovým analyzátorem EDX. Výsledky dosažené v rámci této práce naznačují, že dlouhodobé expozice nad 30 min a pravděpodobně i přehřátí taveniny nad teplotu 1650°C vedou k reakcím na rozhraní Y2O3 kelímek - TiAl tavenina. Práce diskutuje stabilitu keramického systému, popisuje jednotlivá reakční rozhraní.
|
|
|
Interakce TiAl taveniny s povlakovanými keramickými tavícími kelímky
Dočekalová, Kateřina ; Dlouhý, Antonín ; Zemčík, L. ; Fiala, J.
Práce se zabývá studiem interakcí taveniny TiAl a oxidovou keramikou s povlaky. Tavby se uskutečnily ve vakuové indukční peci (VIM). Pozornost je věnována zejména mikrostruktuře odlitků a studiu interakcí na rozhraní tavenina-stěna keramického kelímku. Analýzy jsou prováděny pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a charakteristického RTG záření metodou EDAX. K identifikaci keramických fází byla rovněž využita metoda RTG difrakce. Experimentální výsledky byly doplněny termodynamickými výpočty, zaměřenými na rovnovážné stavy chemických reakcí. Výsledky prokázaly pozitivní vliv povlaků keramické stěny tavicího kelímku na kvalitu odlitků. Práce diskutuje stabilitu povlaků, popisuje jednotlivá reakční rozhraní a pomocí kvantitativní analýzy termodynamické rovnováhy reakcí na rozhraní tavenina-kelímek vysvětluje reakční mechanismus.
|
|
|
Vliv podmínek žíhání a stárnutí na precipitaci fáze Ni4Ti3 v Ni-bohatých slitinách NiTi
Dlouhý, Antonín ; Bojda, Ondřej ; Fiala, J.
Práce se zabývá kvantitativní analýzou precipitátu fáze Ni4Ti3 ve slitine NiTi po rozpouštecím žíhání pri teplote 850°C po dobu 30 minut a stárnutí pri teplote 450°C po dobu 1 hodiny. Žíhání a stárnutí probehlo bez aplikace vnejšího napetí na vzduchu nebo v inertní atmosfére argonu. Pozornost je zamerena nejen na velikost precipitátu u hranic a v objemu zrn a na jejich objemový podíl, ale také na následný prubeh martenzitické transformace B2-(R)- B19’. Kvantitativní analýza je založena na vyhodnocení mikrostrukturních snímku z transmisního elektronového mikroskopu pomocí programu Adaptive Contrast Control. Martenzitická transformace byla dokumentována metodou diferenciální skenovací kalorimetrie. Výsledky prokázaly homogenní precipitaci fáze Ni4Ti3 s heterogenním rozložením krystalografických variant. Práce diskutuje možný vliv ochranné atmosféry behem žíhání a stárnutí na precipitaci fáze Ni4Ti3 a charakteristiky martenzitické transformace.
|
|
|
Redistribuce napětí a její vliv na precipitaci v mikrostruktuře
Holec, David ; Dlouhý, Antonín
Práce studuje dva mechanismy lokální redistribuce napětí v mikrostruktuře konstrukčních materiálů. První model uvažuje anisotropii koeficientu teplotní roztažnosti a predikuje stav napětí v blízkosti hranice mezi dvěma různě orientovanými zrny po změně teploty. Druhý model studuje distribuce napětí v polykrystalech, které mají anisotropické elastické vlastnosti a které jsou podrobeny stárnutí za asistence vnějšího aplikovaného napětí. Je demonstrován vliv redistribuce napětí na selektivní precipitaci krystalografických variant fáze Ni4Ti3 v mikrostruktuře tvarově paměťových slitin NiTi.
|
|
| |
|
|
Interakce mezi TiAl taveninou a keramickými tavícími kelímky s povlaky
Dočekalová, Kateřina ; Dlouhý, Antonín ; Zemčík, L. ; Fiala, J.
V tomto příspěvku je pozornost zaměřena na studium interakce mezi taveninou TiAl a keramickými kelímky. Pro experimenty byly použity keramické kelímky bez povlaku (systém tavenina TiAl - kelímek Al2O3) a s dezoxidačním povlakem (systém tavenina TiAl - povlak CaO - kelímek Al2O3). Analýza modelového systému povlak CaO - kelímek Al2O3 byla provedena s cílem určit fázové složení soustavy před tavbou. Výsledky získané metodami SEM, EDAX a RTG difrakce umožnily identifikovat majoritní fáze přítomné na reakčním rozhraní a stanovit jejich chemické složení. Ke znečišťování taveniny oxidickými vměstky dochází pravděpodobně v procesu difúze složek taveniny podél hranic zrn jednotlivých keramických fází ve stěně kelímku a při následných chemických reakcích. Stanovení termodynamických parametrů chemických reakcí přispělo k objasnění mechanismu vzniku fází na reakčním rozhraní a mechanismu eroze stěny tavícího kelímku.
|
|
|
Vliv vnějšího napětí aplikovaného během žíhání na mikrostrukturu tvarově-paměťové slitiny NiTi
Dlouhý, Antonín ; Bojda, Ondřej ; Fiala, J.
Metodou transmisní elektronové mikroskopie (TEM) jsou studovány koherentní precipitáty Ni4Ti3 ve slitině Ti-50,7at%Ni po různých tepelných zpracováních. Kvantitativní analýza využívá automatické zpracování TEM snímků pomocí programu ACC (Adaptive Contrast Control). Pozornost je zaměřena na počet, velikost a objemový podíl krystalografických variant Ni4Ti3 částic. Získané výsledky naznačují, že po určitých typech tepelného zpracování dochází k heterogenní precipitaci, která se vyznačuje nejen nehomogenním rozdělením hustoty částic v objemu původních B2 zrn, ale rovněž i nehomogenním rozdělením jednotlivých krystalografických variant Ni4Ti3 precipitátů ve studované mikrostruktuře. V příspěvku je diskutován vliv heterogenní precipitace na charakteristiky martenzitické transformace B2-R-B19’.
|
host ::
RSS.