Фазовый наклёп в ферромагнитном сплаве с памятью формы Ni—Mn—In

Abstract

Проведены измерения физических свойств сплава с памятью формы Ni—Mn—In. Методами магнитометрии и дифференциальной сканирующей калориметрии установлено, что сплав Ni₄₅,₄Mn₄₀,₉In₁₃,₇ при охлаждении испытывает мартенситное превращение, которое сопровождается изменением магнитного состояния сплава. Ферромагнитный аустенит переходит в неферромагнитный мартенсит. Температура превращения при увеличении поля снижается на ≈ 0,9 К/кЭ. Установлено, что отжиг при 1023 К в течение 50 часов приводит к уменьшению ширины (примерно в два раза) температурного гистерезиса мартенситного превращения. Адиабатическое изменение температуры образца при его намагничивании в поле 18 кЭ описывается кривой с минимумами при температуре мартенситного превращения и максимумами при температуре Кюри аустенита (ТС). Повторные циклы мартенситных превращений приводят к увеличению электросопротивления мартенситной и аустенитной фаз, что свидетельствует об увеличении плотности дислокаций в сплаве, испытавшем повторные мартенситные превращения. Таким образом, рассматриваемый сплав в процессе его использования для магнитного охлаждения будет подвергаться фазовому наклёпу, что может привести к его функциональной деградации.

Виконано вимірювання фізичних властивостей стопу з пам’яттю форми Ni—Mn—In. Методами магнетометрії та диференційної сканувальної калориметрії встановлено, що стоп Ni₄₅,₄Mn₄₀,₉In₁₃,₇ при охолодженні зазнає мартенситного перетворення, яке супроводжується зміною магнетного стану стопу. Феромагнетний аустеніт перетворюється в неферомагнетний мартенсит. Температура перетворення при зростанні поля знижується на ≈ 0,9 К/кЕ. Встановлено, що відпал при 1023 К впродовж 50 годин призводить до зменшення ширини (приблизно в два рази) температурного гістерезису мартенситного перетворення. Адіабатична зміна температури зразка при його намагнічуванні в полі 18 кЕ описується кривою з мінімумами при температурі мартенситного перетворення і максимумами при температурі Кюрі аустеніту (ТС). Повторні цикли мартенситних перетворень призводять до збільшення електроопору мартенситної й аустенітної фаз, що свідчить про збільшення густини дислокацій у стопі, що зазнав повторних мартенситних перетворень. Таким чином, стоп, який досліджувався, в процесі його використання для магнетного охолодження буде зазнавати фазового наклепу, що може призвести до його функціональної деґрадації.

Physical properties of the shape memory Ni—Mn—In alloy are measured. Magnetometry and calorimetry show that the Ni45,4Mn40,9In13,7 alloy undergoes martensitic transformation accompanied by change of magnetic state during the cooling. Ferromagnetic austenite transforms into nonferromagnetic martensite. Characteristic temperature decreases by ≈ 0.9 K/kОе under magnetic field increasing. As found, the annealing at 1023 K for 50 hours leads to twofold decreasing of the width of temperature hysteresis of the martensitic transformation. Adiabatic change of the sample temperature in magnetic field of 18 kOe is described by the curve with the minima at martensitic-transformation temperature and the maxima at ТС–austenite Curie temperature. Repeated cycles of martensitic transformations lead to increase in resistivity of martensitic and austenitic phases that indicates the increase of dislocation density in alloy subjected to repeated martensitic transformations. Hence, studied samples will undergo phase hardening, which can result in their functional degradation.