From functional properties to micro/nano-structures: a TEM study of NiTiNb shape memory alloys (SMAs)

Datum: 30 januari 2014

Locatie: Universiteit Antwerpen - Campus Groenenborger - Lokaal U0.24 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Fysica - Faculteit Wetenschappen

Promovendus: Hui SHI

Promotor: Prof. dr. Dominique Schryvers

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Hui SHI - Departement Fysica, Faculteit Wetenschappen

Abstract: Als gevolg van een grote hysteresis rond kamertemperatuur worden Ni-Ti-Nb legeringen gebruikt voor pijpverbindingen. Om de oorsprong van dit gedrag te begrijpen op microstructureel niveau werd gevorderde elektronenmicroscopie toegepast op een reeks Ni-Ti-Nb legeringen. Op basis van in-situ koeling experimenten kan besloten worden dat nano-precipitaten de groei van martensietplaten bemoeilijken in een stop-en-ga proces, terwijl rijen van precipitaten het austeniet/martensiet grensvlak tegenhouden bij opwarming. Als resultaat hiervan zal Mf verlagen en Af verhogen zodat de hysteresis breder wordt dan in puur binair Ni-Ti. 3D FIB/SEM slice-en-view toont verschillen in dichtheid en verdeling tussen stalen met verschillende thermische historiek waardoor een kleine daling van de hysteresis met langere behandelingstijden kan verklaard worden. De roosterparameters in austeniet en martensiet, opgemeten met XRD, geven een 2 parameter van 0.9981 in as-cast materiaal, wat de kleinere hysteresis verklaart in vergelijking met thermisch behandelde stalen die een gemiddelde 2 parameter van 0.9669 vertonen. Opgeloste Nb atomen nemen plaats in het Ti subrooster en verhogen zo de Ni/Ti verhouding waardoor de transformatietemperaturen verlagen. In vervormde stalen verschijnen dislocaties in de Nb-rijke precipitaten, wat duidt op plastische vervorming van de precipitaten waardoor een deel van de elastische energie wordt opgevangen wat de hysteresis verder verhoogt.