|
|
Processing and Martensitic Transformations of NiTi-based Alloys
Kuběnová, Monika ; Kroupa, Aleš (referee) ; Zemčík, Ladislav (referee) ; Dlouhý, Antonín (advisor)
Cíle této práce jsou: (i) vyhodnocení vlivu Y2O3 kelímku na kontaminaci indukčně tavené NiTi slitiny obohacené niklem, (ii) optimalizace podmínek, při kterých jsou tavby uskutečněny a (iii) získání nových DSC a 3D AP dat o vlivu vodíkové atmosféry na martenzitickou transformaci a na strukturu NiTi slitin obohacené niklem s tvarovou pamětí. Byly provedeny následující experimenty: – Pět taveb bylo navrženo a provedeno tak, aby byla snížena maximální tavící teplota. – Pět přetaveb bylo uskutečněno při teplotě 1500 C s dobou výdrže 2, 10 a 20 minut a při teplotách 1450 C a 1550 C s 20 minutovou dobou výdrže. Experiment byl navržen tak, aby byl vyšetřen vliv tavící teploty a doby výdrže na obsah kyslíku pocházejícího z kelímku Y2O3 v tavenině. – Tepelné zpracování NiTi slitiny obohacené niklem v režimu I (žíhání) a v režimu II (kombinace žíhání se stárnutím) pod atmosférou vodíku, směsi vodíku s héliem a pod referenční atmosférou čistého hélia. Získané výsledky jsou: – Navržené tavící postupy vedou ke snížení maximální tavící teploty a to z 1800 C na 1400 C. Přesto toto velké snížení maximální tavící teploty nevedlo k významnému poklesu obsahu kyslíku. – Během přetavby uskutečněné při teplotě 1500 C s dobou výdrže 2 minuty se obsah kyslíku navýšil o trojnásobek jeho počáteční hodnoty a příliš se nelišil od obsahu kyslíku naměřeného ve slitině, která byla přetavena při stejné teplotě s dobou výdrže 10 minut. K nárustu o čtyřnásobek počáteční hodnoty obsahu kyslíku došlo u přetavby vedené na teplotě 1450 C po dobu 20 minut a hodnota obsahu kyslíku se příliš nelišila od hodnoty naměřené ve slitině přetavené při teplotě 1550 C se stejnou dobou výdrže. – S rostoucím parciálním tlakem vodíku dochází k potlačení jednokrokové martenzitické transformace. Významný pokles výšky DSC píku nastává při parciálním tlaku 100 mbar. 3D AP analýza odhalila, že nedochází k žádné lokální změně koncentrace a nebo pozic niklových a titanových atomů ve vzorku, který byl žíhán v režimu I ve vodíku. Bylo objeveno, že vodík tvoří stabilní intersticiální tuhý roztok v NiTi B2 mřížce, kde vytváří systém nanodomén s obsahem vodíku vyšší než 10 at%.
|
|
|
DSC evaluation of homogenity of Ni-Ti alloys ingots
Kuběnová, Monika ; Zemčík, Ladislav (referee) ; Dlouhý, Antonín (advisor)
Alloy NiTi with nearequiatomic composition of nickel and titan belongs to a group of metal materials with a shape memory effect (Shape memory alloys). NiTi alloys are a guite attractive materials not only as practical shape memory alloys with hight strenght and ductility but also as those exhibiting unique physical properties. The production of these matrerials is complying with chemical composition. Final charakteristics of alloy are influenced by these bounderies and also by mechanical-heat treatment. This work deal with DSC evaluation of homogenity of ingot structure of NiTi alloy containing 50,8 at.% Ni. The alloy was melted in Y2O3 cricible. In the end the results of DSC method are compared to the microstructure of alloy obtained by SEM and TEM methods.
|
|
|
AN INTERPLAY BETWEEN HEAT TREATMENT CONDITIONS AND B2 <-> B19 ' TRANSFORMATION IN Ni-Ti SHAPE MEMORY ALLOYS
Kuběnová, Monika ; Zálešák, Jakub ; Čermák, Jiří ; Dlouhý, Antonín
This study investigates the influence of a heat treatment atmosphere on multistage martensitic transformations in a Ti-50.9at% Ni shape memory alloy. Evacuated quartz tubes were filled with hydrogen while the hydrogen partial pressure was carefully controlled in each experiment. The encapsulated specimens were subjected to heat treatments consisting of annealing and aging. After the heat treatment, the path of martensitic transformation was investigated using differential scanning calorimetry (DSC). On cooling, martensite initial temperatures decrease with the increasing partial pressure of hydrogen applied during the heat treatment. Moreover, the formation of martensite phase may not take place for partial pressures that exceed a certain limit. On the other hand, two-and multiple-step B2/R/B19' martensitic transformations are observed in specimens heat treated at lower hydrogen pressures. Results obtained using transmission electron microscopy (TEM) clearly show that the size of Ni4Ti3 precipitates becomes smaller in alloys that were heat treated at higher hydrogen pressures. The results are discussed in terms of a chain of events. It is suggested that diffusion of hydrogen into the specimen during the annealing step first influences the nucleation of the Ni4Ti3 phase. The sizes and distribution of the Ni4Ti3 precipitates than control the characteristics of B2/B19' transformation.
|
|
|
Processing and Martensitic Transformations of NiTi-based Alloys
Kuběnová, Monika ; Kroupa, Aleš (referee) ; Zemčík, Ladislav (referee) ; Dlouhý, Antonín (advisor)
Cíle této práce jsou: (i) vyhodnocení vlivu Y2O3 kelímku na kontaminaci indukčně tavené NiTi slitiny obohacené niklem, (ii) optimalizace podmínek, při kterých jsou tavby uskutečněny a (iii) získání nových DSC a 3D AP dat o vlivu vodíkové atmosféry na martenzitickou transformaci a na strukturu NiTi slitin obohacené niklem s tvarovou pamětí. Byly provedeny následující experimenty: – Pět taveb bylo navrženo a provedeno tak, aby byla snížena maximální tavící teplota. – Pět přetaveb bylo uskutečněno při teplotě 1500 C s dobou výdrže 2, 10 a 20 minut a při teplotách 1450 C a 1550 C s 20 minutovou dobou výdrže. Experiment byl navržen tak, aby byl vyšetřen vliv tavící teploty a doby výdrže na obsah kyslíku pocházejícího z kelímku Y2O3 v tavenině. – Tepelné zpracování NiTi slitiny obohacené niklem v režimu I (žíhání) a v režimu II (kombinace žíhání se stárnutím) pod atmosférou vodíku, směsi vodíku s héliem a pod referenční atmosférou čistého hélia. Získané výsledky jsou: – Navržené tavící postupy vedou ke snížení maximální tavící teploty a to z 1800 C na 1400 C. Přesto toto velké snížení maximální tavící teploty nevedlo k významnému poklesu obsahu kyslíku. – Během přetavby uskutečněné při teplotě 1500 C s dobou výdrže 2 minuty se obsah kyslíku navýšil o trojnásobek jeho počáteční hodnoty a příliš se nelišil od obsahu kyslíku naměřeného ve slitině, která byla přetavena při stejné teplotě s dobou výdrže 10 minut. K nárustu o čtyřnásobek počáteční hodnoty obsahu kyslíku došlo u přetavby vedené na teplotě 1450 C po dobu 20 minut a hodnota obsahu kyslíku se příliš nelišila od hodnoty naměřené ve slitině přetavené při teplotě 1550 C se stejnou dobou výdrže. – S rostoucím parciálním tlakem vodíku dochází k potlačení jednokrokové martenzitické transformace. Významný pokles výšky DSC píku nastává při parciálním tlaku 100 mbar. 3D AP analýza odhalila, že nedochází k žádné lokální změně koncentrace a nebo pozic niklových a titanových atomů ve vzorku, který byl žíhán v režimu I ve vodíku. Bylo objeveno, že vodík tvoří stabilní intersticiální tuhý roztok v NiTi B2 mřížce, kde vytváří systém nanodomén s obsahem vodíku vyšší než 10 at%.
|
|
|
DSC evaluation of homogenity of Ni-Ti alloys ingots
Kuběnová, Monika ; Zemčík, Ladislav (referee) ; Dlouhý, Antonín (advisor)
Alloy NiTi with nearequiatomic composition of nickel and titan belongs to a group of metal materials with a shape memory effect (Shape memory alloys). NiTi alloys are a guite attractive materials not only as practical shape memory alloys with hight strenght and ductility but also as those exhibiting unique physical properties. The production of these matrerials is complying with chemical composition. Final charakteristics of alloy are influenced by these bounderies and also by mechanical-heat treatment. This work deal with DSC evaluation of homogenity of ingot structure of NiTi alloy containing 50,8 at.% Ni. The alloy was melted in Y2O3 cricible. In the end the results of DSC method are compared to the microstructure of alloy obtained by SEM and TEM methods.
|
|
|
Microstructure Characterization and Faigue Behavior of Beta Phase Containing Gama-TiAl Alloy
Petrenec, Martin ; Beran, Přemysl ; Šmíd, Miroslav ; Chlupová, Alice ; Kuběnová, Monika
The microstructure and fatigue properties of Ti–44Al–7.8Nb – 0.2Ni (at.%) alloy after graded cooling heat treatment were investigated. Different techniques as SEM, TEM and FIB were used for characterization of microstructure. Quantification of phase volume fraction was measured by neutron diffraction method. After graded cooling heat treatment the structure consists of fully lamellar uniform grains which contain lamellar phases /2 and cubic phases (ordered B2 and disordered phases) at grain boundary and interlamellar spaces. The foils for TEM were prepared using FIB technique and observed in TEM in order to identify B2 phase by selected electron diffraction. Low cycle fatigue behaviour at 750 °C shows stable fatigue crack propagation due the presence of plastic beta and B2 phases.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
guest ::
RSS feed.