УДК 539.371, 538.911

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ СЕМЕЙСТВА Fe-Ni-Co-Al

 

В.В. Коледов¹, Э.Т. Дильмиева¹, В.С. Калашников¹, А.П. Каманцев¹, А.В. Маширов¹,

С.В. фон Гратовски¹, В.Г. Шавров¹, Ю.С. Кошкидько^1,2, А.В. Кошелев³,

С.В. Таскаев⁴, В. Сампат⁵, И.И. Мусабиров⁶, Ф.В. Чунг⁷, Р.М. Гречишкин⁸

 

¹ Институт радиотехники и электроники им. А.В. Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, 11-7

²Институт низких температур и структурных исследований ПАН, 50-422, Вроцлав, Польша

³Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1,

⁴Челябинский государственный университет, 454001, Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129

⁵Индийский технологический институт Мадраса, 600036, Ченнай, Индия

⁶Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, 450001, Уфа, ул. Степана Халтурина, 39

⁷ Московский физико-технический институт, 141701, Московская обл., Долгопрудный, Институтский пер., 9

⁸ Тверской государственный университет, 170100, Тверь, ул. Желябова, 33

 

Статья поступила в редакцию 31 мая 2018 г., после доработки – 18 июля 2018 г.

 

Аннотация. Методами индукционной и дуговой плавки с последующим гомогенизирующим отжигом и закалкой изготовлены слитки сплавов систем Fe-Ni-Co-Al и Fe-Ni-Co-Al-Ta-B, затем электрорезкой и прокаткой изготовлены пластины сплавов и исследованы кристаллографическая структура методом рентгеновской дифракции, а также термомеханические и магнитные свойства. Показан эффект сверхупругости при температуре ниже 330 К. При измерении температурных зависимостей намагниченности обнаружен типичный для ферромагнетиков ход, который при понижении температуры от 335 К до 4 К сменяется неоднозначным гистерезисным поведением. Полученные данные можно объяснить комбинацией состояний «спинового» и «деформационного стекла». Исследования железосодержащих сплавов должны быть продолжены, представляют большой интерес для создания сверхустойчивых к экстремальным нагрузкам конструкций.

Ключевые слова: фазовый переход, эффект памяти формы, сверхупругость, деформационное стекло, спиновое стекло, Fe-Ni-Co-Al-Ta-B, сверхустойчивые конструкции.

Abstract. Recently, it has been proved that the addition of Ta and B as quinary elements to the quaternary Fe-Ni-Co-Al alloy alters the thermoelastic martensitic transformation and also leads to "giant" superelasticity of up to 13.5% in the Fe_40.95Ni₂₈Co₁₇Al_11.5Ta_2.5B_0.05 alloy. This is significantly larger than the best binary Ti-Ni shape memory alloy. In addition, the iron-based shape memory alloy is 50% stronger than titanium nickelide (YS =1 GPa). The ingots of alloys of Fe-Ni-Co-Al and Fe-Ni-Co-Al-Ta-B were produced by induction melting/ arc melting technique followed by homogenization annealing and quenching. Then the alloy ingots cut by electro-discharge machining were further subjected to rolling.  The crystal structure (by XRD) and thermomechanical and magnetic properties were studied. The alloy exhibits superelasticity at a temperature lower than 330 K. While measuring the temperature dependence of magnetization, a behavior that is typical of ferromagnets was observed. With a decrease in temperature from 335 K to 4 K, this behavior is replaced by ambiguous hysteresis behavior. The data obtained can be explained by a combination of states of the spin and strain-glass. Studies of iron-containing alloys should be continued since strong superelasticity is of great interest for the construction of superstructures that are resistant to extreme loads.

Keywords: phase transition, shape memory effect, superelasticity, strain glass, spin glass, Fe-Ni-Co-Al-Ta-B, superstructures.

Для цитирования:

В.В.Коледов, Э.Т.Дильмиева, В.С.Калашников, А.П.Каманцев, А.В.Маширов, С.В.фон Гратовски, В.Г.Шавров, Ю.С.Кошкидько, А.В.Кошелев­, С.В.Таскаев, В.Сампат, И.И.Мусабиров, Ф.В.Чунг, Р.М.Гречишкин. Исследование структуры и физических свойств сплавов семейства  Fe-Ni-Co-Al. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. №7. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jul18/8/text.pdf

DOI 10.30898/1684-1719.2018.7.8