Abstract:  The  superelastic  properties  and  stress-induced  martensite  (SIM)  stabilization  have  been studied in a shape memory Ni51.1Fe16.4Ga26.3Co6.2 single crystal. The single crystal, characterized by a thermally induced forward martensitic transformation temperature around 56 °C in the initial state,  has  been  submitted  to  compression  mechanical  testing  at  different  temperatures  well  above,  near  and  below  the  martensitic  transformation  (MT).  After  each  mechanical  test,  the  characteristic  MT  temperatures and the  transformation enthalpy have been monitored by means of differential scan- ning  calorimetry.  At  temperatures  below  MT,  the  stress-strain  (?-??  curves  show  a  large  strain,  around  6.0%,  resulting  from  the  detwinning  process  in  the  martensitic  microstructure,  which  re- mains accumulated after unloading in the detwinned state of the sample as  a typical behavior of the  shape memory alloys (SMAs). After just two "?-? + heating" cycles the accumulation of strain was  not observed any more indicating the formation of a two-way shape memory effect which consists  in a spontaneous recovery of the aforementioned detwinned state of the sample  during its cooling  across  the  forward  MT.  Whereas  the  thermally  induced  shape  recovery  in  conventional  SMAs  oc- curs at the fixed value of the reverse MT temperature, the heating DSC curves of the mechanically  deformed  martensite  in  the  present  work  show  a  burst-like  calorimetric  peak  at  the  reverse  MT  arising   at  temperatures  essentially  higher  than  the  thermally  activated  one.  This  behavior  is  the  result  of  the  SIM  stabilization  effect.  After  a  short  thermal  aging  in  the  stress-free  state,  this  effect  almost disappears, showing a slight impact on the MT characteristic temperatures and the enthalpy.  At temperatures higher than the  transformation one, the SIM is not stabilized, as the mechanically  induced martensite  fully retransforms into austenite after the  unloading.  From  the ?-? curves,  the  critical stress, ? c, as well as the values of Young's moduli of martensite and austenite are determined  showing linear dependences on the temperature with a slope of 3.6 MPa/°C.

Temperature Dependent Stress-Strain behavior and Martensite Stabilization in Magnetic Shape Memory Ni51.1Fe16.4Ga26.3Co6.2

Elena Villa;Francesca Villa;
2021

Abstract

Abstract:  The  superelastic  properties  and  stress-induced  martensite  (SIM)  stabilization  have  been studied in a shape memory Ni51.1Fe16.4Ga26.3Co6.2 single crystal. The single crystal, characterized by a thermally induced forward martensitic transformation temperature around 56 °C in the initial state,  has  been  submitted  to  compression  mechanical  testing  at  different  temperatures  well  above,  near  and  below  the  martensitic  transformation  (MT).  After  each  mechanical  test,  the  characteristic  MT  temperatures and the  transformation enthalpy have been monitored by means of differential scan- ning  calorimetry.  At  temperatures  below  MT,  the  stress-strain  (?-??  curves  show  a  large  strain,  around  6.0%,  resulting  from  the  detwinning  process  in  the  martensitic  microstructure,  which  re- mains accumulated after unloading in the detwinned state of the sample as  a typical behavior of the  shape memory alloys (SMAs). After just two "?-? + heating" cycles the accumulation of strain was  not observed any more indicating the formation of a two-way shape memory effect which consists  in a spontaneous recovery of the aforementioned detwinned state of the sample  during its cooling  across  the  forward  MT.  Whereas  the  thermally  induced  shape  recovery  in  conventional  SMAs  oc- curs at the fixed value of the reverse MT temperature, the heating DSC curves of the mechanically  deformed  martensite  in  the  present  work  show  a  burst-like  calorimetric  peak  at  the  reverse  MT  arising   at  temperatures  essentially  higher  than  the  thermally  activated  one.  This  behavior  is  the  result  of  the  SIM  stabilization  effect.  After  a  short  thermal  aging  in  the  stress-free  state,  this  effect  almost disappears, showing a slight impact on the MT characteristic temperatures and the enthalpy.  At temperatures higher than the  transformation one, the SIM is not stabilized, as the mechanically  induced martensite  fully retransforms into austenite after the  unloading.  From  the ?-? curves,  the  critical stress, ? c, as well as the values of Young's moduli of martensite and austenite are determined  showing linear dependences on the temperature with a slope of 3.6 MPa/°C.
2021
martensitic  transformation;  superelastic  effect;  stress-induced  stabilization  of  marten- site; critical stress; Young´s modulus
File in questo prodotto:
Non ci sono file associati a questo prodotto.

I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.14243/442906
Citazioni
  • ???jsp.display-item.citation.pmc??? ND
  • Scopus ND
  • ???jsp.display-item.citation.isi??? ND
social impact