Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2015, № 1 · SOLID STATE ELECTRONICS

Влияние деформационно-термической обработки поликристаллического сплава Гейслера Ni 2.19Fe 0.04Mn 0.77Ga на эволюцию микроструктуры и развитие мартенситного превращения

I.I. Musabirov1, I.M. Safarov1, I.Z. Sharipov1, R.R. Muliukov1, A.V. Mashirov2, V.V. Koledov2

1 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, г. Уфа, Russia
2 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text UDC 539.37, 539.25, 537.9 EDN TOPOAH

Abstract

The results of a study of the physical properties of polycrystalline Ni 2.19Fe 0.04Mn 0.77Ga alloy in initial cast state, after severe plastic deformation by torsion under pressure and after annealing of deformed material at temperatures of 400°C, 500°C, 600°C and 700°C are present. Record the temperature dependence of the magnetization and electrical resistivity in the initial cast alloy shows that the temperature intervals of the martensitic and magnetic transitions overlap. According to the study of the microstructure of the alloy in different structural states, the dependence of the average grain size of the recrystallized structure in the sample from the degree of annealing is established. It is shown that the martensitic structure of the material is observed only after annealing of the deformed alloy at 500°C. As a result of severe plastic deformation of the investigated alloy the ferromagnetic ordering is destroyed and the martensitic transformation is suppressed. Subsequent heat treatment of deformed alloy leads to a gradual recovery of ferromagnetic order.

  • shape memory effect
  • Ferromagnetic shape memory effect
  • martensitic transformation
  • severe plastic deformation
  • Ni-Mn-Ga alloys
  • Ni-Mn-Ga
Аннотация (на русском)

Влияние деформационно-термической обработки поликристаллического сплава Гейслера Ni 2.19Fe 0.04Mn 0.77Ga на эволюцию микроструктуры и развитие мартенситного превращения

В работе представлены результаты исследования физических свойств поликристаллического сплава Гейслера Ni 2.19Fe 0.04Mn 0.77Ga в исходном литом состоянии и после интенсивной пластической деформации методом кручения под давлением с последующим отжигом деформированного материала при температурах 400°С, 500°С, 600°С и 700°С. Запись температурных зависимостей намагниченности и электросопротивления в исходном литом состоянии сплава показывает, что характерные температуры мартенситного и магнитного фазовых переходов совпадают. По результатам исследования микроструктуры сплава в различных структурных состояниях, установлена зависимость среднего размера зерна в рекристаллизованной структуре образца от степени его отжига. Показано, что в результате интенсивной пластической деформации исследуемого сплава происходит разрушение в нем ферромагнитного порядка и подавление мартенситного превращения. Последующая термическая обработка деформированного сплава приводит к постепенному восстановлению ферромагнитного порядка - мартенситная структура в материале наблюдается только после отжига деформированного сплава при температуре 500°С.

For citation

Musabirov I.I., Safarov I.M., Sharipov I.Z., Muliukov R.R., Mashirov A.V., Koledov V.V. Влияние деформационно-термической обработки поликристаллического сплава Гейслера Ni 2.19Fe 0.04Mn 0.77Ga на эволюцию микроструктуры и развитие мартенситного превращения // Journal of Radio Electronics. – 2015. – No. 1.

References

  1. W.H. Wang, F.X. Hu, J.L. Chen, Y.X. Li, Z. Wang, Z.Y. Gao, Y.F. Zheng, L.C. Zhao, G.H. Wu, W.S. Zan. Magnetic properties and structural phase transformations of NiMnGa alloys//IEEE Transact. Magn., 2001, V. 37, I. 4, pp. 2715.
  2. Мулюков Х.Я., Мусабиров И.И. Влияние магнитного поля на термическое расширение сплава Ni2.08Mn0.96Ga0.96//Журнал технической физики, 2008, Т. 78, № 6, с. 129-130.
  3. Мусабиров И.И., Мулюков Х.Я., Коледов В.В., Шавров В.Г. Термическое расширение сплава Ni2.08Mn0.96Ga0.96//Журнал технической физики, 2011, Т. 81, № 3, с. 108-111.
  4. Мулюков Х.Я., Мусабиров И.И., Мулюков Р.Р., Коледов В.В., Шавров В.Г., Пушин В.Г. Влияние магнитного поля на формирование морфологии и тонкой структуры низкотемпературной мартенситной фазы в ферромагнитном сплаве Ni2.08Mn0.96Ga0.96//Физика металлов и металловедение, 2011, Т. 112, № 5, с. 514-520.
  5. Vasil'ev A., Bozhko A., Khovailo V., Dikshtein I., Shavrov V., Seletskii S., Buchelnikov V. Structural and magnetic phase transitions in shape memory alloys Ni2+xMn1-xGa//Physical Review B -Condensed Matter and Materials Physics, 1999, Vol. 196-197, P. 837-839
  6. Pushin V.G., Kourov N.I., Korolev A.V., Kazantsev, V.A., Yurchenko L.I., Koledov V.V., Shavrov V.G., Khovailo V.V. Effect of rapid quenching on the physical properties of the Ni54Mn21Ga25 alloy//Physics of Metals and Metallography, 2005, Vol. 99, Is. 4, P. 401-410
  7. Мулюков Х.Я., Мусабиров И.И., Маширов А.В. Магнитокалорический эффект в сплаве системы Ni2MnIn//Письма о материалах, 2012, Т. 2, № 4, с. 194-197.
  8. Pramanick S., Giri S., Majumdar S., Chatterjee S., Koledov V.V., Mashirov A., Aliev A.M., Batdalov A.B., Hernando B., Rosa W.O., González-Legarreta L. Multiple magneto-functional properties of Ni46Mn41In13 shape memory alloy//Journal of Alloys and Compounds, 2013, V. 578, pp. 157-161.
  9. Buchelnikov V.D., Drobosyuk M.O., Smyshlyaev E.A., Pavlukhina O.O., Andreevskikh A.V., Taskaev S.V., Fediy A.A., Koledov V.V., Shavrov V.G., Khovaylo V.V., Sokolovskiy V.V. The magnetocaloric effect in Ni-Mn-X (X=Ga, In) Heusler alloys and manganites with magnetic transition close to room temperature//Solid State Phenomena, 2011, V. 168-169, pp. 165-168.
  10. V.A. Chernenko, J.M. Barandiaran, J.R. Fernandez, D.P. Rojas, J. Gutierrez, P. Lazpita, I. Orue. Magnetic and magnetocaloric properties of martensitic Ni2Mn1.4Sn0.6 Heusler alloy//JMMM, 2012, V. 324, I. 21, pp. 3519-3523.
  11. Самигуллина А.А., Хисамов Р.Х., Мулюков Р.Р. Релаксация структуры никеля, полученного кручением под квазигидростатическим давлением, путем ультразвуковой обработки//Письма о материалах, 2012, Т. 2, Вып. 3, с. 134-138.
  12. Мулюков Р.Р. Развитие принципов получения и исследование объемных наноструктурных материалов в ИПСМ РАН//Нанотехнологии в России, 2007, Т. 2, Вып. 7-8, с. 38.
  13. Мулюков Р.Р., Назаров А.А., Имаев Р.М. Деформационные методы наноструктурирования материалов: предпосылки, история, настоящее и перспективы//Известия высших учебных заведений. Физика, 2008, Т. 52, Вып. 5, с. 47-59.
  14. Сафаров И.М., Корзников А.В., Сергеев С.Н., Гладковский С.В., Бородин Е.М. Влияние субмикрокристаллического состояния на прочность и ударную вязкость низкоуглеродистой стали 12ГБА//Физика металлов и металловедение, 2012, Т. 113, Вып. 10, с. 1055.
  15. Галеев Р.М., Валиахметов О.Р., Хасанова Г.Ф., Мулюков Р.Р. Формирование ультрамелкозернистой структуры в сплаве Zr-2,5%Nb методом всесторонней изотермической ковки//Перспективные материалы, 2013, Т. 15, с. 40-43.
  16. Сафаров И.М., Галеев Р.М., Сергеев С.Н., Корзников А.В. Влияние комбинированной деформационной обработки на структуру и механические свойства стали 05Г2МФБ//Письма о материалах, 2014, Т. 4, Вып. 1, с. 55-58.
  17. Сафаров И.М., Хисамов Р.Х., Мулюков Р.Р., Мусабиров И.И. Аномальное поведение микротвердости и электросопротивления нанокристаллического никеля при отжиге//Письма о материалах, 2012, Т. 2, № 4, с. 218-221.
  18. Хисамов Р.Х., Сафаров И.М., Мулюков Р.Р., Юмагузин Ю.М., Зубаиров Л.Р., Назаров К.С. Влияние формирования нанокристаллической структуры на работу выхода электрона и ионно-электронную эмиссию никеля//Журнал технической физики, 2011, Т. 81, № 11, с. 122-124.
  19. Zhilyaev A.P., Langdon T.G., Gimazov A.A. Recent developments in modelling of microhardness saturation during SPD processing of metals and alloys//Journal of Materials Science, 2013, V. 48, I. 13, pp. 4461-4466.
  20. Мусабиров И.И. Анализ микроструктуры сплава Ni2MnGa методом регистрации обратно-отраженных электронов//Письма о материалах, 2013, Т. 3, Вып. 1, с. 20-24.
  21. Мусабиров И.И., Мулюков Х.Я., Сафаров И.М. Исследование текстуры слитка поликристаллического сплава системы Ni2MnGa//Письма о материалах, 2012, Т. 2, Вып. 3, с. 157-160.
  22. I.I. Musabirov, I.M. Safarov, R.R. Mulyukov, I.Z. Sharipov, V.V. Koledov. Development of martensitic transformation induced by severe plastic deformation and subsequent heat treatment in polycrystalline Ni52Mn24Ga24 alloy//Letters on Materials, 2014, V. 4, I. 4, pp.