Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10356/90086
Title: Мартенситное превращение в бикристаллах NiTi с симметричными ∑25 границами зерен кручения и наклона = Martensitic phase transformation in NiTi bi-crystals with symmetric ∑25 twist and tilt grain boundaries
Authors: Дмитриев С. В. Dmitriev, S. V.
Бабичева Р. И. Babicheva, Rita I.
Гундеров Д. В. Gunderov, D. V.
Столяров В. В. Stolyarov, V. V.
Жоу К. Zhou, K.
Keywords: сплав с эффектом памяти формы Shape Memory Alloy
Engineering::Mechanical engineering
молекулярно-динамическое моделирование Molecular Dynamics Simulation
Issue Date: 2018
Source: Dmitriev, S. V., Babicheva, R. I., Gunderov, D. V., Stolyarov, V. V., & Zhou, K. (2018). Мартенситное превращение в бикристаллах NiTi с симметричными ∑25 границами зерен кручения и наклона = Martensitic phase transformation in NiTi bi-crystals with symmetric ∑25 twist and tilt grain boundaries. Letters on Materials, 8(2), 225-230. doi:10.22226/2410-3535-2018-2-225-230
Series/Report no.: Letters on Materials
Abstract: NiTi сплавы привлекают большое внимание исследователей по ряду причин; среди них их практическая ценность и сложность для теоретического понимания. Наиболее выдающаяся особенность таких сплавов это эффект памяти формы, который обусловлен мартенситным превращением, протекающим при температурах близких к комнатной. Существует множество факторов влияющих на температуру фазового перехода в этих материалах, например, отличие химического состава сплава от стехиометрического, плотность дислокаций, размер кристаллитов и тип границ зерен. Последний фактор, из перечисленных, наименее изучен, и мы осведомлены только о нескольких работах, посвященных этому вопросу. В данной работе проведено моделирование методом молекулярной динамики с целью изучения вопроса влияния симметричной границы наклона и кручения в нанокристаллических бикристаллах на прямой и обратный мартенситные переходы при охлаждении с аустенитной B2 фазы и последующем нагреве с мартенситной B19' фазы. Определены и проанализированы фазовый состав, компоненты упругой деформации, относительное изменение объема, потенциальная энергия атома и сдвиговые напряжения в зависимости от температуры. Обнаружено, что тип границы зерна в бикристаллах существенно влияет на температуры фазовых переходов. Температуры начала и конца прямого и обратного мартенситного переходов существенно ниже в бикристалле с границами кручения по сравнению с бикристаллом, имеющим границы наклона. В целом, результаты моделирования, полученные в данной работе, качественно хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными. NiTi alloys attract a lot of attention of researchers for a number of reasons; among them are their practical importance and challenges for theoretical understanding. The most exciting feature of these alloys is the shape memory effect due to the martensitic transformation at temperatures close to the room temperature. There exist many factors affecting the transition temperatures in such materials, such as a deviation from stoichiometric composition, dislocation density, grain size, and the type of grain boundaries. The latter factor is one of the less explored, and we are aware of just a few studies in this direction. In the present work, molecular dynamics simulations are carried out to reveal the effect of symmetric tilt and twist grain boundaries in bi-crystals with nanosized grains on the forward and reversed martensitic transformations during cooling down from the austenite B2 phase and subsequent heating up from the martensite B19’ phase. Phase composition, elastic strain components, relative change of volume, potential energy per atom, and shear stresses are calculated and analyzed as the functions of temperature. It is found that the type of grain boundaries in the bi-crystals strongly affects the transition temperatures. Start and finish temperatures of the forward and reverse martensitic transformations are much lower in the bi-crystal with twist grain boundaries as compared to that having tilt grain boundaries. Overall, the simulation results of this study are in a good qualitative agreement with the available experimental data.
URI: https://hdl.handle.net/10356/90086
http://hdl.handle.net/10220/49419
DOI: 10.22226/2410-3535-2018-2-225-230
Rights: © 2018 Institute for Metals Superplasticity Problems of Russian Academy of Sciences. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License.
Fulltext Permission: open
Fulltext Availability: With Fulltext
Appears in Collections:MAE Journal Articles

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Martensitic phase transformation in NiTi bi-crystals.pdf4.73 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open

Google ScholarTM

Check

Altmetric


Plumx

Items in DR-NTU are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.