Sifat Kemuluran Dan Bentuk-Memori Aloi Ni–Mn–Ga–Cu Heusler

Aloi Ni–Mn–Ga Heusler telah disiasat secara meluas dalam beberapa dekad kebelakangan ini sebagai bahan yang berpotensi untuk peranti penggerak dan penderia.[1–4] Aloi ini mempamerkan kesan ingatan bentuk (SME) yang dikaitkan dengan transformasi martensitik, superelastik, dan terikan akibat medan magnet (MFIS).[5–10] Dalam aloi Ni–Mn–Ga stoikiometrik, tiga jenis struktur kristal telah ditemui, iaitu: lima lapis (10M), tujuh lapis (14M). ), dan martensit tidak termodulat (2M).[11,12] Banyak aplikasi kejuruteraan memerlukan aloi ingatan bentuk yang beroperasi pada suhu lebih tinggi daripada 390 K. Adalah diketahui umum bahawa dalam aloi ini, suhu transformasi martensit (MT) adalah sangat sensitif kepada pengubahsuaian kimia.

Kebaikan cistanche tubulosa-Anti Alzheimer's disease

[13–16] Beberapa kertas kerja mendedahkan bahawa suhu MT yang tinggi boleh diperhatikan dalam aloi Ni2MnGa stoikiometri dengan kandungan Ni atau Mn yang diperkaya, menunjukkan potensinya sebagai aloi ingatan bentuk suhu tinggi (HTSMA).[17,18] Selain itu, penambahan unsur keempat seperti Cu atau Fe kepada sistem terner boleh membawa kepada peningkatan ketara dalam suhu MT. [19–21] Kelemahan lain untuk aplikasi praktikal aloi Ni–Mn–Ga ialah kerapuhan dan kekuatan rendah.

Oleh itu, meningkatkan sifat mekanikal telah menjadi keutamaan dalam pembangunan bahan-bahan ini. Penyiasatan terkini telah menunjukkan bahawa kemuluran aloi Ni–Mn–Ga polihablur boleh dipertingkatkan dengan berkesan melalui pembentukan fasa mulur c. [22,23] Dalam kertas kerja ini, pengaruh penambahan Cu dan bukannya Ga ke atas kemuluran dan SME bagi aloi Ni50Mn25Ga25 xCux kuaterner telah disiasat. Aloi polihabluran komposisi nominal Ni50Mn25Ga25 xCux (x=1 hingga 10 pada pct) telah disediakan di bawah suasana pelindung argon dengan kaedah lebur arka. Ketulenan nikel, mangan, galium dan kuprum masing-masing ialah 99.95, 99.95, 99.99 dan 99.999 peratus. Setiap jongkong berbentuk butang kira-kira 8 g dicairkan semula empat kali untuk memastikan kehomogenan yang baik. Juga, tambahan 5% berat Mn telah ditambah untuk mengimbangi kehilangan penyejatan. Selepas itu, jongkong telah dimeteraikan ke dalam ampul vakum kuarza dan disepuhlindapkan pada 1173 K selama 48 jam dan kemudian relau disejukkan kepada suhu ambien.

Desert living cistanche-Anti Alzheimer's disease

Klik di sini untuk melihat produk Cistanche Meningkatkan Memori dan Mencegah Penyakit Alzheimer

【Minta lebih lanjut】 E-mel:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Oleh kerana kandungan tetap Ni dan Mn dan penambahan Cu dan bukannya Ga, sampel kemudiannya dirujuk sebagai Cu1, Cu2, dan seterusnya. Struktur fasa dikenal pasti pada suhu bilik melalui analisis pembelauan sinar-X (XRD) menggunakan Bruker D8-Discover dengan sinaran CoKa. Pemerhatian mikrostruktur dilakukan dengan mengimbas mikroskop elektron (SEM) (Philips XL30). Pecahan volum fasa c dan martensit dikira daripada tiga imej SEM yang diambil dalam mod elektron berselerak belakang (BSE) pada pembesaran 1000 dan kemudian diproses menggunakan program ImageJ. Sifat mekanikal dan SME diukur pada suhu bilik dengan ujian mampatan uniaksial dengan kadar terikan 10 3 s 1 menggunakan mesin Instron 5566. Sampel segi empat tepat nisbah ketinggian kepada lebar 3/2 untuk ujian mampatan telah dipotong daripada bahan pukal menggunakan pemesinan nyahcas elektrik. Panjang spesimen diukur sebelum memuatkan (l0), selepas memunggah (l1), dan selepas dipanaskan pada suhu 100 K di atas suhu kemasan austenit (Af) selama 15 min (l2) menggunakan mikrometer dengan ketepatan 0.001 mm. . Tegangan kekal selepas memunggah (ep) dan terikan pulih disebabkan oleh PKS (eSME) masing-masing dikira sebagai ep ¼ ln l0 l1  100pct dan eSME ¼ ln l2 l1  100pct. Kadar boleh pulih dikira sebagai R ¼ eSME ep. Selain itu, daripada lengkung tegasan-terikan, tegasan berkembar (RTW) ditentukan dengan mengukur tahap tegasan pada separuh daripada terikan ep. Teknik pembelauan sinar-X digunakan untuk menentukan jenis struktur kristal pada suhu bilik. Jenis evolusi struktur kristal dan parameter kekisi yang sepadan dikumpulkan dalam Jadual I.

Suplemen cistanche berhampiran saya-Meningkatkan Ingatan

Dalam sampel pertama (Cu1), puncak utama diindeks seperti struktur kubik L21 (fasa austenit induk) dengan parameter kekisi=5.8282 A˚. Apabila kandungan Cu meningkat kepada 2 pada peratus, beberapa puncak baru dari fasa kedua telah dikesan. Disebabkan keamatannya yang lemah, hanya parameter kekisi fasa austenit induk boleh dikira sebagai=5.8346 A˚. Dalam sampel berikutnya (Cu2.75), struktur martensit 10 M tulen muncul. Selepas pengaloian selanjutnya, satu lagi transformasi telah dikesan, kepada apa yang dipanggil fasa martensit tidak termodulat, yang telah diperhatikan dalam sampel dari Cu4 hingga Cu8. Telah diketahui umum bahawa pengubahsuaian kimia memperkenalkan perubahan dalam tetragonal sel unit martensit. Dalam kes ini, parameter kekisi ''a'' menurun daripada 5.4857 kepada 5.3840 A˚, dan ''c'' meningkat daripada 6.5327 kepada 6.7241 A˚ untuk Cu4 dan Cu8, masing-masing (Rajah 1), mengekalkan isipadu tetap. Sampel dengan jumlah penambahan Cu tertinggi mempamerkan puncak pembelauan tambahan selain daripada puncak yang datang dari fasa martensit sahaja. Fasa baharu telah disahkan sebagai fasa c dengan struktur padu berpusat muka.[18] Untuk menilai pengaruh penggantian Ga oleh Cu ke atas sifat mekanikal dan PKS, ujian mampatan telah dijalankan pada suhu bilik. Lengkung tegasan-tekanan perwakilan dibentangkan dalam Rajah 2(a). Lengkung mampatan Ni50Mn25Ga24Cu1 menunjukkan watak superelastik dengan penjelmaan martensit ke hadapan dan belakang.[24] Tegasan yang diperlukan untuk fasa austenit induk untuk menjalani transformasi martensit yang disebabkan oleh tegasan dikira sebagai kira-kira 250 MPa. Keluk tegasan-terikan Ni50Mn25Ga23Cu2 menunjukkan beberapa turun naik. Disebabkan oleh sifat campuran struktur mikro sampel ini, dataran pertama boleh dikaitkan dengan ubah bentuk martensit, manakala yang kedua akan mewakili perubahan austenit kepada martensit. Dalam kes ini, tegasan 60MPa diukur pada separuh terikan kekal (ep) sepadan dengan transformasi austenit fifi martensit (A fifi M) induk. Lengkung tegasan-terikan sampel daripada Cu2.75 hingga Cu10 terdiri daripada tiga peringkat yang dikaitkan dengan ubah bentuk keanjalan multivariat, orientasi semula varian martensit dan/atau detwinning, dan ubah bentuk keanjalan dan plastik martensit berorientasikan semula sepenuhnya. Rajah 2(b) menunjukkan nilai tegasan berkembar yang meningkat apabila jumlah Cu juga meningkat. Selain itu, penggantian Ga oleh Cu membawa peningkatan ketara dalam kemuluran suhu bilik aloi Ni–Mn– Ga–Cu, yang penting dalam kes aplikasi yang berpotensi (Rajah 3(a)). Tambahan pula, dalam aloi yang mempamerkan satu jenis struktur kristal pada suhu bilik, iaitu martensit 2M (iaitu dari Cu4 hingga Cu8), tingkah laku linear dalam peningkatan kemuluran apabila peningkatan kepekatan Cu diperhatikan. Kejadian fasa kedua dalam sampel dengan jumlah Cu yang tertinggi dan bukannya Ga membawa peningkatan ketara dalam ketegangan ep. Untuk mendapatkan tingkah laku ingatan bentuk, selepas ujian mampatan sampel dipanaskan, dan kemudian terikan pemulihan, nilai min terikan pemulihan, dan nisbah pemulihan diukur dan diplot dalam Rajah 3(b). Regangan maksimum yang boleh diperoleh semula antara fasa austenit induk dan martensit ditentukan oleh magnitud ricih yang diperlukan untuk pergi dari satu struktur ke struktur yang lain. Selain itu, nilai teori terikan boleh balik yang boleh dicapai adalah lebih rendah untuk struktur martensit termodulat berbanding struktur kristal tidak termodulat. Inilah sebab mengapa kita melihat nilai yang lebih rendah bagi sampel PKS dengan sedikit penambahan Cu (sehingga Cu2.75), di mana struktur termodulat mendominasi. Strain boleh pulih semakin meningkat bersama-sama dengan peningkatan kandungan Cu untuk sampel di mana fasa martensit 2M tunggal diperhatikan pada suhu bilik.

Kesan Penyakit Cistanche-Anti Alzheimer

Selain itu, tetragonal bagi sel unit martensit (lihat nisbah c/a dalam Jadual 1) juga meningkat apabila pengaloian. Apabila nisbah c/a sel unit martensit menyimpang lebih jauh daripada 1, terikan transformasi bertambah. Nisbah c/a yang tinggi menandakan herotan yang lebih besar daripada fasa austenit induk kubik, dan oleh itu PKS yang lebih tinggi dengan penambahan Cu yang semakin meningkat boleh diperhatikan dalam aloi Ni-Mn-Ga-Cu. Tambahan pula, aloi Ni50Mn25Ga17Cu8 selepas pemanasan mempamerkan ketegangan boleh pulih sepenuhnya. Tambahan pula, nilai PKS sebanyak 7 peratus yang diperhatikan dalam aloi polihabluran ini adalah lebih besar daripada nilai yang dilaporkan sebelum ini dalam sistem Ni–Mn–Ga terner, walaupun untuk kristal tunggal.[18,25] Banyak aplikasi kejuruteraan memerlukan aloi memori bentuk untuk berfungsi pada suhu yang lebih tinggi (iaitu, lebih tinggi daripada 473 K), sebagai tindak balas kepada permintaan daripada kawasan berteknologi tinggi yang berbeza, seperti industri automotif atau aeroangkasa. Pada masa ini, beberapa sistem aloi telah disiasat, seperti FeMnSi-, CuAlNi-, NiMn-, NiAl-, Ti(Pt, Pd, Au,)- dan berasaskan NiTi[26,27] tetapi sehingga kini beberapa masalah (cth, penstabilan martensit, ketidakstabilan terma dan termomekanikal) kekal tidak dapat diselesaikan dalam aloi ini. Dalam kerja kami sebelum ini, [19] kami telah melaporkan bahawa peningkatan jumlah Cu dan bukannya Ga juga meningkatkan suhu MT sehingga 720 K untuk sampel Cu8 (Rajah 4), menjadikan aloi ini calon yang menjanjikan untuk aplikasi industri sebagai HTSMA.

Superman herbs cistanche--Anti penyakit Alzheimer

Malangnya, pengaloian selanjutnya menggalakkan pembentukan fasa c yang membawa kepada pengurangan terikan boleh pulih. Di samping itu, sedikit penurunan suhu transformasi permulaan martensitik sebanyak 15 K dalam sampel dwi fasa diperhatikan. Kesan ini mungkin akibat daripada tegasan dalaman tambahan yang dijana oleh ketidakserasian kekisi antara dua fasa. Kesan negatif fasa c terhadap pemulihan bentuk aloi Cu10 adalah lebih luar biasa daripada dalam kes aloi Cu9. Pecahan isipadu fasa c diukur masing-masing kira-kira 12 dan 24 peratus untuk Cu9 dan Cu10. Sumbangan fasa c menyebabkan peningkatan dalam kemuluran bahan. Walau bagaimanapun, ia juga secara drastik mengurangkan PKS itu sendiri. Kadar boleh pulih menunjukkan tingkah laku yang sama seperti ketegangan boleh pulih semasa penggantian Ga dengan Cu. Nilai rendah R yang agak tidak dijangka untuk Ni50Mn25Ga22.25Cu2.75 mungkin disebabkan oleh ketakselanjaran permukaan yang telah diperhatikan selepas ujian mampatan. Struktur termodulat (10M, 14M) aloi Ni-Mn-Ga adalah lebih rapuh daripada yang tidak termodulat, yang boleh menjadi sebab bagi nilai rendah PKS dan R dalam kes ini. Berdasarkan keputusan eksperimen, kesimpulan berikut boleh dibuat: Penggantian Ga dengan Cu memperkenalkan perubahan dalam jenis struktur hablur dan ketetragonan sel unit, yang meningkat dengan penambahan Cu. Kemuluran suhu bilik aloi Ni-Mn-Ga-Cu boleh dipertingkatkan dengan banyak melalui penambahan Cu dan pembentukan fasa c. Walau bagaimanapun, pengenalan fasa terakhir mengurangkan PKS dengan ketara.

Jadual I. Jenis Struktur Kristal dan Parameter Kekisi Ni50Mn25Ga252xCux (x=1 hingga 10 pada pct) Aloi pada Suhu Bilik

Rajah 1—Evolusi parameter kekisi bagi aloi Ni50Mn25Ga25 xCux (x=1 hingga 10 pada pct).

Rajah 2—(a) Lengkung terikan tegas–benar mampatan benar Ni50Mn25Ga25 xCux (x=1, 2, 2.75, 4, 9 pada peratus) diuji pada suhu bilik. (b) Evolusi tegasan yang diperlukan untuk fasa austenit induk untuk menjalani transformasi martensitik akibat tegasan untuk Cu1 dan Cu2 dan tegasan berkembar untuk sampel yang lain, iaitu, dari Cu2.75 kepada Cu10.

Rajah 3—(a) Terikan kekal selepas memunggah aloi Ni50Mn25Ga25 xCux (x=1 hingga 10 pada pct). (b) Terikan semula aloi Ni50Mn25Ga25 xCux (x=1 hingga 10 pada pct) apabila dipanaskan hingga 100 K di atas suhu fifinish austenit (Af).

Rajah 4—Pergantungan komposisi suhu penjelmaan permulaan martensit dalam aloi Ni50Mn25Ga25 xCux (x=1 hingga 10 pada pct).

RUJUKAN

1. K Ullakko: J. Mater. En. Perform., 1996, jld. 5, ms 405–409.

2. AR Smith, J Tellinen, dan K Ullakko: Acta Mater., 2014, vol. 80, ms 373–79.

3. I Suorsa, E Pagounis, dan K Ullakko: J. Magn. Magn. Mater., 2004, jilid. 272–276, ms 2029–30.

4. A Hobza, CL Patrick, K Ullakko, N Raflfla, P Lindquist, dan P Mu¨llner: Sens Actuat. A-Fizik, 2018, jld. 269, ms 137–44.

5. VV Martynov: J. Phys. Perancis, 1995, jld. 5, hlm. C8-91–C8-99.

6. VV Kokorin, VV Martynov, dan VA Chernenko: Scr. Metall. Mater., 1992, jld. 26, hlm. 1752–77.

7. K Ullakko, JK Huang, C Kantner, RC O'Handley, dan VV Kokorin: Appl. Fizik. Lett., 1996, jld. 69, hlm. 1966–68.

8. SJ Murray, M Marioni, SM Allen, RC O'Handley, dan TA Lograsso: Appl. Fizik. Lett., 2000, jld. 77, ms 886–88.

9. E Pagounis, R Chulist, MJ Szczerba, dan M Laufenberg: Appl. Fizik. Lett., 2014, jld. 105, hlm. 052405.

10. E Pagounis, MJ Szczerba, R Chulist, dan M Laufenberg: Appl. Fizik. Lett., 2015, jld. 107, hlm. 152407.

11. J Pons, VA Chernenko, R Santamarta, dan E Cesari: Acta Mater., 2000, vol. 48, ms 3027–38.

12. ZB Li, B Yang, YD Zhang, C Esling, NF Zou, X Zhao, dan L Zuo: Acta Mater., 2014, jld. 74, ms 9–17.

13. SK Wu dan ST Yang: Mater. Lett., 2003, jld. 57, ms 4291–96.

14. AN Vasil'ev, AD Bozhko, VV Khovailo, IE Dikshtein, VG Shavrov, VD Buchelnikov, M Matsumoto, S Suzuki, T Takagi, dan J Tani: Phys. Rev. B, 1999, jld. 59, hlm. 1113–20.

15. A Brzoza, S Sumara, A Wierzbicka-Miernik, W Maziarz, dan MJ Szczerba: Mater. Sci. Technol.-Lond., 2020, jld. 36, ms 961–65.

16. XQ Chen, X Lu, dan ZX Qin: Mater. Sci. Technol.-Lond., 2009, jld. 25, ms 829–32.

17. VA Chernenko, E Cesari, VV Kokorin, dan IN Vitenko: Scr. Metall. Mater., 1995, jld. 33, hlm. 1239–44.

18. Y Ma, C Jiang, Y Li, H Xu, C Wang, dan X Liu: Acta Mater., 2007, jld. 55, hlm. 1533–41.

19. A Brzoza, A Wierzbicka-Miernik, T Czeppe, E Cesari, dan MJ Szczerba: Intermetallics, 2019, vol. 109, ms 157–61.

20. S Guo, Y Zhang, B Quan, J Li, Y Qi, dan X Wang: Smart Mater. Struct., 2005, jld. 14, ms S236–8.

21. ZB Li, NF Zou, CF Sa'nchez-Valde's, JL Sa'nchez Llamazares, B Yang, Y Hu, YD Zhang, C Esling, X Zhao dan L Zuo: J. Phys. D, 2016, jld. 49, hlm. 1025002.

22. Y Ma, S Yang, Y Liu, dan X Liu: Acta Mater., 2009, vol. 57, hlm. 3232–41.

23. Y Xin, Y Li, L Chai, dan H Xu: Scr. Mater., 2007, jld. 57, ms 599–601.

24. CM Wayman: Prog. Mater. Sci., 1992, jld. 36, ms 203–24.

25. H Xu, Y Ma, dan C Jiang: Appl. Fizik. Lett., 2003, jld. 82, hlm. 3206–208.

26. J Ma, I Karaman, dan R Noebe: Int. Mater. Rev., 2010, jld. 5, ms 257–15.

27. JV Humbeeck: Mater. Res. Buletin, 2012, jld. 47, hlm. 2966.