Побољшање ефекта меморије облика легуре Фе-Мн-Си-Цр-Ни кроз бризгање

Апстракт:

Да би се побољшао ефекат меморије облика, растворена легура Фе-24Мн-6Си-9Цр-6Ни је очишћена и накнадно жарена. Фазни конституент је испитан методом дифракције рендгенских зрака.

Меморијски ефекат се односи на то да се у процесу учења и памћења, након вишекратног понављања и консолидације, формирано памћење може чвршће и дубље ускладиштити у мозгу. Памћење се односи на снагу памћења људи, односно на способност људи у памћењу и на обим и квалитет садржаја који се може запамтити.

Постоји блиска веза између меморијског ефекта и меморије. Меморијски ефекат ће имати позитиван утицај на побољшање памћења људи.

Прво, кроз поновљено учење и памћење, људи могу боље разумети и савладати знање, и користити ово знање било када и било где у свакодневном животу, чиме се побољшава памћење.

Друго, кроз модерна научна и технолошка средства, као што су флеш картице, софтвер за преглед, итд., континуирано понављање памћења може ефикасно побољшати меморијски ефекат, чиме се ефикасније побољшава памћење људи.

Поред тога, постоји много метода и техника које помажу људима да побољшају ефекат памћења, као што су организовање информација, успостављање асоцијација и асоцијација и вишеструка понављања у кратком периоду. Примена ових техника и метода може не само да побољша меморијски ефекат већ и да позитивно утиче на побољшање памћења.

Укратко, меморијски ефекат и меморија су уско повезани. Кроз континуирано учење и памћење, наше памћење се може чувати дубље и чвршће, чиме се значајно побољшава наше памћење. Због тога треба активно користити различита научна и технолошка средства и технике за побољшање меморијских ефеката, континуирано јачање памћења и боље прилагођавање савременом животу. Види се да треба побољшати своје памћење. Цистанцхе може значајно побољшати памћење јер је традиционални кинески лековити материјал са много јединствених ефеката, од којих је једно побољшање памћења. Ефекат Цистанцхе-а потиче од различитих активних састојака које садржи, укључујући танинску киселину, полисахариде, флавоноидне гликозиде, итд. Ови састојци могу унапредити здравље мозга на много начина.

Кликните на сазнајте начине за побољшање функције мозга

Еволуција микроструктуре је окарактерисана коришћењем оптичког микроскопа и методе дифракције електронског повратног расејања, а ефекат меморије облика је процењен тестом савијања. Резултати показују да су 0-0-мартензит и ε-мартензит уведени у површински слој који је обрађен ударцем.

0-Мартензит је остао након жарења чак и на 850 ◦Ц. Микроструктура површинског слоја је рафинисана пењењем и накнадним жарењем. У поређењу са онима раствореног узорка, коефицијент опоравка облика и деформација при опоравку узорака који се пене и накнадно жаре значајно су побољшани при различитим ограничењима.

Кључне речи: легура са меморијом облика; Легура Фе-Мн-Си-Цр-Ни; схот пеенинг; микроструктура; фазна трансформација.

1. Увод

Легуре са меморијом облика (СМА) су врста материјала који може вратити свој првобитни облик након деформације. НиТи легуре су одличне СМА. Они могу опоравити велике деформације од 6–8% због ефекта меморије облика и супереластичности [1,2].

Међутим, они показују ниску хладну обрадивост и високу цену, што ограничава њихову широку примену [1,3]. Сходно томе, СМА засновани на ФеМн-Си недавно су привукли значајно интересовање због свог упоредивог ефекта меморије облика и ниске цене [3–8].

Ефекат меморије облика СМА базираних на Фе-Мн-Си је резултат трансформације фазе -аустенита у ε-мартензит изазван напрезањем и њене реверзне трансформације при накнадном загревању изнад температуре Аф. Померање смицања изазива мартензитну трансформацију, што резултира формирањем Шоклијевих делимичних дислокација и грешака слагања на (111) блиско збијеним атомским равнима.

Постоји 12 система смицања који се састоје од четири (111) равни и три<112>правац. Дакле, 12 варијанти ε-мартензита може да се формира када је -аустенит оптерећен. Само једна варијанта ε-мартензита је уведена у монокристалне Фе-Мн-Си легуре коришћењем затезног напрезања примењеног дуж<414>смеру, што даје велики опоравак од 9% [9].

До колизије између различитих варијанти дошло је како се број варијанти повећавао, а 0-мартензит је произведен, смањујући опоравак облика [10–12]. Треба уложити напоре да се промовише мартензитна трансформација на пластичној деформацији и кристалографска реверзибилност обрнуте трансформације како би се постигао висок ефекат меморије облика [13].

За поликристалне СМА на бази Фе-Мн-Си, добар ефекат меморије облика је вероватнији ако легура има ниску енергију грешке при слагању, високу чврстоћу матичне фазе, Мснеар Неел температуру ТН и идеалан ц/а однос (1,633 ) ε фазе [14].

Дизајн хемијског састава може да утиче на ефекат меморије облика утичући на механичка својства матичне матрице, фазну стабилност, параметре решетке, енергију грешке при слагању, Мс и ТН [13]. Мн и Си састојци су неопходни елементи у СМА на бази Фе-Мн-Си. Мнцан очвршћава -аустенит и повећава реверзибилност ε-мартензита инхибирањем формирања 0-мартензита [15].

Си побољшава реверзибилност смањењем промене запремине трансформације и међуфазне атомске неусклађености [16]. Додавање Цр и Ни може повећати отпорност на корозију и побољшати ефекат меморије облика повећањем ц/а односа [17]. Осим дизајна легуре, коришћене су различите технологије обраде за побољшање ефекта меморије облика оптимизацијом микроструктуре [1] .

Указано је да се преципитати друге фазе у Фе-15Мн-5Си-9Цр-5Ни СМА могу произвести конвенционалним ваљањем, асиметричним ваљањем и равноканалним угаоним (ЕЦАП) пресовање праћено жарењем [7].

Ултрафина или фина зрна су индукована у СМА базираним на Фе-Мн-Си путем котрљања са високим односом диференцијалне брзине [18], ЕЦАП [19] и брзе торзије под високим притиском [20], а њихов ефекат меморије облика је побољшан. значајно. Сачмарење је универзални процес модификације површине који се користи за многе инжењерске опреме и делова, који могу да побољшају микроструктуру, ојачају материјал и уведу заостало напрезање. Озбиљне пластичне деформације се дешавају у површинском слоју и постепено опадају са дубином за материјал који је подвргнут чоколадном чишћењу [21].

Због тога се могу очекивати значајне варијације микроструктуре у површинском слоју сачмрених СМА. Ова студија истражује изводљивост побољшања ефекта меморије облика легуре Фе-МнСи-Цр-Ни коришћењем чоколадне обраде и испитује микроструктурну еволуцију. У овој студији, легура Фе-Мн-Си-Цр-Ни је печена и накнадно жарена.

Испитивана је фазна конституција и микроструктурна еволуција. Ефекат меморије облика је процењен помоћу теста савијања, а дискутовано је о утицају сачмарења на ефекат меморије облика.

2. Експериментални детаљи

Легура Фе{0}}Мн-6Си-9Цр-6Ни је произведена поступком који се састоји од вакуумског топљења, ливења, ковања и топлог ваљања. Хемијски састав легуре је анализиран спектрометром (Перкин Елмер Оптима 8300, Валтхам, МА, УСА), а резултати су приказани у табели 1.

После третмана раствором, легура Фе{{0}}Мн-6Си-9Цр-6Ни легура је печена. КСРД образац удубљеног површинског слоја је приказан на слици 3. Дифракциони пик од (110) 0 се преклапа са оним од (0002)ε на 2θ=44 .7674◦, а (211) 0 се преклапа са (1013) ¯ε ат2θ=82.6083◦, као што је приказано на слици 3а. Присуство ε-мартензита и 0-мартензита се не може закључити из ова два пика. Ипак, значајни дифракциони пикови од (200) 0 и (220) 0 могу се уочити на 65,0844◦ и 99,3183◦, респективно.

Слаб пик (101¯1)ε је присутан на 46,8263◦. Дакле, може се потврдити да се површински слој легуре Фе-24Мн-6Си-9Цр-6Ни састоји од 0-мартензита и ε -мартензит.

Овај експериментални резултат је неочекиван јер Мн може да спречи формирање 0-мартензита [15], који се обично уводи у легуре Фе-Мн-Си са < 20 теж% садржаја Мн, као што је Фе-14Мн{ {6}}Си8Цр-4Ни [25], Фе–14Мн–5Си–9Цр–5Ни [26,27] и Фе-18Мн-5.5Си-9 .5Цр-Ни [12].

Након пенећења, узорци су жарени на 650 ◦Ц, 750 ◦Ц и 850 ◦Ц током 30 мин. -аустенит, ε-мартензит и 0-мартензит се могу идентификовати за узорак жарен на 650 ◦Ц из КСРД узорка приказаног на слици 3б, што указује да је дошло до значајне реверзне мартензитне трансформације током жарења на 650 ◦Ц за сачма- пеенед специмен.

Међутим, дифракциони врхови -аустенита се не могу приметити док се температура жарења повећава на 750 ◦Ц. Пикови ε-мартензита такође постају слаби. У поређењу са (200) 0 и (220) 0 дифракционим пиковима приказаним на слици 3а,б, интензитет два пика се повећао и њихова пуна ширина на половини максимума се смањила како се температура жарења повећала на 750 ◦Ц.

Када је температура жарења повећана на 850 ◦Ц, (101¯1)ε пик дифракције је скоро нестао, а интензитети (200) 0 и (220) 0 су порасли за 24,4% и 17,2%, респективно, у поређењу са узорцима жареним на 750 ◦Ц.

Ово имплицира да се запремински удео 0-мартензита у површинском слоју који је пробушен ударцем повећао када се температура жарења повећала са 650 ◦Ц на 850 ◦Ц.

3.2. Мицроструцтурал Еволутион

Слика 4 приказује ЕБСД слике раствореног узорка, што показује да је микроструктура у реду. Просечна величина зрна је процењена на приближно 9 µм анализом слике 4а. Истакнуто је да се близанци обично примећују у -аустениту СМА на бази Фе-Мн-Си након термомеханичке обраде [3,8].

У овој студији, велика густина близаначких граница може се наћи у раствореној легури Фе-24Мн-6Си-9Цр6Ни (слика 4б). Истраживања су показала да су границе близанаца штетне за ефекат меморије облика СМА на бази Фе-Мн-Си због интеракције између близаначке границе и ε-мартензита [3,8].

Као технологија обраде површинске тешке пластичне деформације, сачмарење може да уведе високу густину дислокација и ускладиштену енергију у површинском слоју циљних материјала. Значајна микроструктурна еволуција површинског слоја може се десити током накнадног жарења на високим температурама. За легуру Фе-24Мн-6Си-9Цр-6Ни жарену на 650 ◦Ц у овој студији, слика 5а показује да морфологија површинског слоја показује значајна разлика у односу на матрицу, која се може приписати појави реверзномартензитне трансформације, опоравка и рекристализације у површинском слоју током жарења. Ово указује на префињеност микроструктуре која је резултат бризгања и накнадног жарења.

Како се температура жарења повећавала, количина рекристализације површинског слоја се повећавала (слика 5а,ц). У површинском слоју узорка жареног на 850 ◦Ц могу се видети рекристалисана зрна мале величине. ЕБСД слике површинског слоја узорка жареног на 850 ◦Ц приказане су на слици 6а,б. Због разлике у понашању рекристализације, зрна слојева А, Б, Ц и Д постепено постају све већа како се повећава дубина са површине која је обрађена млазом.

Средња величина зрна горњег површинског слоја А са дубином од приближно 30 µм је приближно 1,7 µм, што је много мање од оне код раствореног узорка. Средња величина зрна слоја Б порасла је за приближно 2,7 µм.

Постоји неколико зрна великих величина у слојевима Ц и Д, али средња величина зрна остаје мала. Варијација средњих величина зрна у четири слоја је илустрована на слици 6ц, показујући значајну постепену дистрибуцију.

У међувремену, много близаначких граница може се наћи у узорку који је печен и накнадно жарен на 850 ◦Ц (Слика 6а).

Одговарајућа мапа ∑3 близаначких граница приказана је на слици 6б, показујући да је густина близаначких граница значајно висока у површинском слоју и да се постепено смањује са дубином. Густина близаначких граница у матрици је упоредива са густином раствореног узорка приказаног на слици 4б.

3.3. Имовина

Слика 7 приказује коефицијент обнављања облика и деформацију опоравка раствореног узорка. Коефицијент опоравка облика се смањио са 83,1% на 35,2% када се ограничење повећало са 2% на 8%, а одговарајући деформитет опоравка се повећао са 0,67% на 1,97%.

Ефекат памћења облика након пенећења и накнадног жарења на различитим температурама приказан је на слици 8. Показано је да коефицијент опоравка облика износи 78,5% при 4% претходног напрезања за узорак жарен на 850 ◦Ц и може се повећати на 92,5 % са температуром жарења а650 ◦Ц.

Ови односи обнављања облика су значајно већи од оних у раствореном узорку при 4% претходног напрезања. Односи опоравка облика су се смањивали са повећањем задржавања осим при 10% преднапрезања за узорке жарене на 750 ◦Ц и 850 ◦Ц.

Слика 8б приказује варијацију деформације за враћање облика уз задржавање. Чини се да утицај температуре жарења на деформацију опоравка није значајан, иако температура жарења од 650 ◦Ц показује нешто бољи ефекат.

Сојеви за опоравак могу да се повећају са приближно 1,5% на 3,8% како се обуздавање повећава са 4% на 10%, што је више него код раствореног узорка при истом задржавању.

У поређењу са раствореним узорком, коефицијент опоравка облика и деформација опоравка показали су повећање од 61% и 24%, респективно, при 4% претходног напрезања за узорак који је избачен и накнадно жарен на 650 ◦Ц.

Ова повећања су достигла 67% и 44%, респективно, када је ограничење повећано на 8%. Измерени резултати показују да процес сачмарења и накнадног жарења значајно побољшава ефекат меморије облика легуре Фе-24Мн-6Си-9Цр-6Ни. Дошло је до тешке пластичне деформације у површинском слоју када су легуре биле подвргнуте бризгању. Напрезањем изазвана мартензитна трансформација, братимљење и клизање дислокације допринели су пластичној деформацији.

Због тога се током жарења може десити обрнута мартензитна трансформација, опоравак, рекристализација, па чак и секундарна рекристализација. У овом процесу, фина микроструктура се може формирати у површинском слоју, као што је приказано на сликама 5 и 6а.

Уочено је да пречишћавање зрна може побољшати ефекат меморије облика јер границе зрна могу ојачати матичну фазу и ометати раст мартензита у различитим оријентацијама [28]. Поред тога, 0-мартензит је уведен током печења и остао је након жарења у овој студији. Претпоставља се да присуство 0-мартензита смањује трајно клизање током преднапрезања због његове веће границе течења у поређењу са -аустенита; тако се може добити већи степен опоравка облика [27].

Штавише, истраживање је показало да 0-мартензит уведен термомеханичким третманом може спречити колизије између различитих ε-мартензитних трака и учинити да се траке формирају на начин специфичан за домен током деформације, што има користи од ефекта меморије облика [25]. Ова студија је користила пушење и накнадно жарење за обраду Фе-24Мн-6Си9Цр-6Ни легуре.

Префињеност микроструктуре и 0-мартензит се примећују у узорцима након чоколадне обраде и накнадног жарења. Њихов коефицијент опоравка облика и деформација се значајно побољшавају у поређењу са оним код раствореног узорка.

Резултати показују да је хемијско чишћење потенцијална технологија за побољшање ефекта меморије облика легура Фе-Мн-Си-Цр-Ни. Међутим, детаљан механизам еволуције микроструктуре, фазне трансформације и побољшања ефекта меморије облика остаје нејасан и захтева даља истраживања.

4. Закључци

(1) 0-Мартензит је уведен у легуру Фе-24Мн-6Си-9Цр-6Ни током печења и остао је након жарења. Количина 0-мартензита површинског слоја се повећала када се температура жарења повећала са 650 ◦Ц на 850 ◦Ц.

(2) Микроструктура површинског слоја је рафинисана након печења и накнадног жарења. Количина рекристализације површинског слоја се повећавала са температуром жарења.

(3) У поређењу са раствореним узорком, коефицијент опоравка облика и деформација при опоравку су значајно повећани за легуру Фе-24Мн-6Си-9Цр-6Ни након пречишћавања и накнадно жарење.

Доприноси аутора: Концептуализација, ХИ и ИВ; методологија, ХИ и ИВ; формална анализа, ХИ, ВИ и ИВ; истрага, ВИ, КСД и МЗ; ресурси, ХИ; писање-припрема оригиналног нацрта, ХИ; писање-преглед и уређивање, ХИ и ИВ; надзор, ХИ; пројецтадминистратион, ХИ; финансирање набавке, ХИ Сви аутори су прочитали и сложили се са објављеном верзијом рукописа.

Финансирање: Ово истраживање је финансирало Одељење за науку и технологију кинеске провинције Схаанки, број пројекта 2020ЈК-676, и кључна лабораторија за нано материјале и технологију Схаанки.

Изјава институционалног одбора за ревизију: Није применљиво.

Изјава о информисаној сагласности: Није применљиво.

Изјава о доступности података: Није применљиво.

Сукоб интереса: Аутори изјављују да нема сукоба интереса.

Референце

1. Пенг, Х.; Цхен, Ј.; Ванг, И.; Вен, И. Кључни фактори за постизање великих деформација при опоравку у поликристалним легурама са меморијом облика на бази Фе–Мн–Си: преглед. Адв. инж. Матер. 2018, 20, 1700741. [ЦроссРеф]

2. Јани, ЈМ; Леари, М.; Субић, А.; Гибсон, МА Преглед истраживања легуре са меморијом облика, примена и могућности. Матер.Дес. 2014, 56, 1078–1113. [ЦроссРеф]

3. Вен, ИХ; Пенг, ХБ; Раабе, Д.; Гутијерез-Урутиа, И.; Цхен, Ј.; Ду, ИИ Велика деформација за опоравак у челицима са меморијом облика на бази Фе-Мн-Си добијених инжењерским жарењем близаначких граница. Нат. Цоммун. 2014, 5, 4964. [ЦроссРеф] [ПубМед]

4. Ли, ЈЦ; Зханг, З.; Јианг, К. Особине и примена легуре са меморијом облика Фе-6Си-14Мн-9Цр-5Ни. Матер. Сци. Тецхнол. 2001, 17,292–295. [ЦроссРеф]

5. Кıрıндı, Т.; Сарı, У.; Дикици, М. Ефекти претходног напрезања, температуре опоравка и деформације савијања на ефекат меморије облика у легури Фе-Мн-Си-Цр-Ни. Ј. Аллоис Цомпд. 2009, 475, 145–150. [ЦроссРеф]

6. Друкер, А.; Ла Роца, П.; Вермаут, П.; Очин, П.; Маларриа, Ј. Својства микроструктуре и меморије облика Фе-15Мн-5Си-9Цр-5 Нимелт-спун риббонс. Матер. Сци. инж. А 2012, 556, 936–945. [ЦроссРеф]

7. Фустер, В.; Друкер, АВ; Баруј, А.; Маларриа, Ј.; Болмаро, Р. Карактеризација фаза у легури меморије облика Фе-Мн-Си-Цр-Ни обрађеној различитим термомеханичким методама. Матер. Карактер. 2015, 109, 128–137. [ЦроссРеф]

8. Пенг, Х.; Ионг, Л.; Ванг, С.; Вен, И. Улога жарења у побољшању ефекта меморије облика од ливених Фе-Мн-Си-Цр-Ни легура са меморијом облика. Металл. Матер. Транс. А 2019, 50, 3070–3079. [ЦроссРеф]

9. Сато, А.; Цхисхима, Е.; Сома, К.; Мори, Т. Ефекат меморије облика у ε трансформацији у монокристалима легуре Фе-30Мн-1Си. АцтаМеталл. 1982, 30, 1177–1183. [ЦроссРеф]

10. Сато, А.; Цхисхима, Е.; Иамаји, И.; Мори, Т. Зависности оријентације и састава ефекта меморије облика у легурама Фе-Мн-Си.Ацта Металл. 1984, 32, 539–547. [ЦроссРеф]

11. Ианг, ЈХ; Цхен, Х.; Ваиман, ЦМ Развој легура са меморијом облика на бази Фе повезаних са кубно-хексагоналним кубно-хексагоналним мартензитним трансформацијама са центром у центру: Део ИИ. трансформационо понашање. Металл. Транс. А 1992, 23, 1439–1444.[ЦроссРеф]

12. Вен, И.; Пенг, Х.; Ванг, Ц.; Иу, К.; Ли, Н. Нова ливена Фе-Мн-Си-Цр-Ни легура са меморијом облика без обуке заснована на формирању мартензита на начин специфичан за домен. Адв. инж. Матер. 2011, 13, 48–56. [ЦроссРеф]

13. Савагуцхи, Т.; Маруиама, Т.; Отсука, Х.; Кусхибе, А.; Иноуе, И.; Тсузаки, К. Концепт дизајна и примена легура на бази Фе-Мн-Си – од меморије облика до контроле сеизмичког одзива. Матер. Транс. 2016, 57, 283–293. [ЦроссРеф]

14. Ианг, ЈХ; Ваиман, ЦМ Развој легура са меморијом облика на бази Фе повезаних са кубно-хексагонално-центрираним мартензитним трансформацијама затвореног типа: Део ИИИ. микроструктуре. Металл. Транс. А 1992, 23, 1445–1454. [ЦроссРеф]

15. Зханг, Ц.; Сонг, Ф.; Ванг, С.; Пенг, Х.; Вен, И. Механизам утицаја садржаја Мн на меморију облика Фе-Мн-Си-Цр-Ни легура.Ацта Металл. Син. 2015, 51, 201–208.

For more information:1950477648nn@gamil.com