Features of Low-Temperature Crystallization of Ti2nicu Amorphized by the Method of Spinning from Melt

А. V. Pushin; E. S. Belosludtseva; N. N. Kuranova; V. G. Pushin

doi:10.17804/2410-9908.2018.6.051-058

А. V. Pushin, E. S. Belosludtseva, N. N. Kuranova, V. G. Pushin

FEATURES OF LOW-TEMPERATURE CRYSTALLIZATION OF Ti2NiCu AMORPHIZED BY THE METHOD OF SPINNING FROM MELT

DOI: 10.17804/2410-9908.2018.6.051-058

Ti50Ni25Cu25 alloy ribbons of different thicknesses have been obtained by rapid quenching from the melt by spinning; the structural and phase transformations during synthesis and subsequent thermal treatment are studied. The investigations are performed by X-ray diffraction, analytical transmission and scanning electron microscopy, electron microdiffraction, including in situ, during heating and cooling in an electron microscope. The features of the initial amorphizied structure of the ribbons and the mechanisms of their crystallization during heating are established, as well as the thermokinetic conditions and peculiarities of the formation of ultrafine-grained structure. It has been found that the structural states in the ribbons of both types are significantly different both in the initial amorphizied state and after complete crystallization into B2 austenite under heating, as well as after cooling to room temperature resulting in the B2®B19 thermoelastic martensitic transformation.

Acknowledgement: The work was performed on theme No. АААА-А18-118020190116-6 (Structure) and supported by UB RAS project No. 18-10-2-39

Keywords: rapid quenching from melt, phase transformations, microstructure, amorphization, shape memory effect

References:

1. Likhachev V.А., Kuzmin S.L., Kamentseva Z.P. Effect pamyati formy [Shape Memory Effect]. Leningrad, LGU Publ., 1987, 218 p. (In Russian).

2. Precision Machinery and Robotics, vol. 1, ed. H Funakubo, New York, Gordon and Breach Sci. Publ., 1987.

3. Pushin V.G., Kondrat’ev V.V., Khachin V.N. Predperekhodnye yavleniya i martensitnye prevrashcheniya [Pretransition Phenomena and Martensitic Transformations]. Yekaterinburg, Izd-vo UrO RAN Publ., 1998, 368 p. (In Russian).

4. Pushin V.G., Prokoshkin S.D., Valiev R.Z. et al., Splavy nikelida titana s pamyat’yu formy, Ch. I: Struktura, fazovye prevrashcheniya i svoistva [Titanium Nickelide Alloys with Shape Memory, part I: Structure, Phase Transitions, and Properties]. Yekaterinburg, UrO RAN Publ., 2006, 440 p. (In Russian).

5. Pushin V.G., Volkova S.B., Matveeva N.M. Structural and Phase Transformations in Quasi-binary TiNi–TiCu Alloys Rapidly Quenched from the Melt: I. High-Copper Amorphous Alloys. Physics of Metals and Metallography, 1997, vol. 83, no. 3, pp. 275–282.

6. Pushin V.G., Volkova S.B., Matveeva N.M., Yurchenko L.I., Chistyakov A.S. Structural and Phase Transformations in Quasi-Binary TiNi–TiCu Alloys Rapidly Quenched from the Melt: IV. The Microstructure of Crystalline Alloys. Physics of Metals and Metallography, 1997, vol. 83, no. 6, pp. 673–678.

7. Pushin A.V., Popov A.A., Pushin V.G. Effect of the deviation of the chemical composition from the stoichiometric composition on the structural and phase transformations and properties of rapidly quenched Ti50+xNi25–xCu25 alloys. Physics of Metals and Metallography, 2012, vol. 113, no. 3, pp. 283–294. DOI: 10.1134/S0031918X12030131.

8. Pushin A.V., Popov A.A., Pushin V.G. Effect of Deviations of Composition from the Quasi-Binary Section TiNi–TiCu on Structural and Phase Transformations in Rapidly Quenched Alloys. Physics of Metals and Metallography, 2013, vol. 114, no. 8, pp. 692–702. DOI: 10.1134/S0031918X13060136.

9. Khachin V.N., Pushin V.G., Kondrat’ev V.V. Nikelid titana: struktura i svoistva [Titanium Nickelide: Structure and Properties]. Moscow, Nauka Publ., 1992, 160 p. (In Russian).

$Fig. 1. Bright-field electron microscopic images of the amorphous-crystalline structure of a thin RQM Ti50Ni25Cu25 alloy ribbon in the initial condition (a) and after heat treatment at 700 K for 5 min (b); the insert shows the corresponding electron diffraction pattern with the axis of the [100]B2||[100]B19 zone of a spherulite in the state of twinned В19 martensite$

$Fig. 3. Fragments of typical X-ray diffraction patterns of the Ti50Ni25Cu25 alloy in the В2 (curve 1, photography at 370 K) and B19 (curve 2, photography at room temperature) states$ $Fig. 4. Bright-field electron microscopic images (a, b) and the corresponding electron diffraction pattern (in the insert) of the amorphous-nanocrystalline thick RQM Ti50Ni25Cu25 alloy ribbon in the initial state$ $Fig. 5. Bright-field (a, b) and dark-field (b) electron microscopic images and electron diffraction patterns (the insert in b and d) of a thick RQM Ti50Ni25Cu25 allot ribbon after heat treatment at 723 K for 10 min (a, b) and 823 K for 10 min (c, d)$

А. В. Пушин, Е. С. Белослудцева, Н. Н. Куранова, В. Г. Пушин

ОСОБЕННОСТИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СПЛАВА Ti2NiCu АМОРФИЗИРОВАННОГО МЕТОДОМ СПИННИНГОВАНИЯ СТРУИ РАСПЛАВА

В работе были получены быстрой закалкой из расплава спиннингованием ленты различной толщины сплава Ti50Ni25Cu25 и изучены структурно-фазовые превращения в них при синтезе и последующей термической обработке. Исследования были выполнены методами рентгеноструктурного анализа, аналитической просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, микродифракции электронов, в том числе in situ при нагреве и охлаждении в колонне микроскопа. Установлены особенности исходной аморфизированной структуры лент, механизмы их кристаллизации при нагреве и термокинетические условия и особенности формирования ультрамелкозернистой структуры. Обнаружено, что структурные состояния в обеих лентах существенно различаются как в исходном аморфизированном состоянии, так и после их полной кристаллизации в В2 аустенит при нагреве, а также и после охлаждения до комнатной температуры, приводящего к термоупругому мартенситному превращению В2®В19.

Благодарность: Работа выполнена по теме структура № АААА-А18-118020190116-6 и при поддержке проекта УрО РАН № 18-10-2-39.

Ключевые слова: быстрая закалка из расплава, фазовые превращения, микроструктура, аморфизация, эффект памяти формы

Библиография:

1. Лихачев В. А., Кузьмин С. Л., Каменцева З. П. Эффект памяти формы. – Ленинград : ЛГУ, 1987. – 218 c.1. Лихачев В. А., Кузьмин С. Л., Каменцева З. П. Эффект памяти формы. – Ленинград : ЛГУ, 1987. – 218 c.
2. Сплавы с эффектом памяти формы / К. Ооцука, К. Симидзу, Ю. Судзуки, Ю. Сэкигути, Ц. Тадаки, Т. Хомма, С. Миядзаки / пер. с японск. – М. : Металлургия, 1990. – 224 с.
3. Пушин В. Г., Кондратьев В. В., Хачин В. Н. Предпереходные явления и мартенситные превращения. – Екатеринбург : УрО РАН, 1998. – 368 с.
4. Сплавы никелида титана с памятью формы. Ч. I. Структура, фазовые превращения и свойства / В. Г. Пушин, С. Д. Прокошкин, Р. З. Валиев, В. Браиловский, Э. З. Валиев, А. Е. Волков, А. М. Глезер, С. В. Добаткин, В. Ф. Дударев, Ю. Т. Жу, Ю. Г. Зайнулин, Ю. Р. Колобов, В. В. Кондратьев, А. В. Королев, А. И. Коршунов, Н. И. Коуров, Н. В. Кудреватых, А. И. Лотков, Л. Л. Мейснер, А. А. Попов, Н. Н. Попов, А. И. Разов, М. А. Хусаинов, Ю. И. Чумляков, С. В. Андреев, А. А. Батурин, С. П. Беляев, В. Н. Гришков, Д. В. Гундеров, А. П. Дюпин, К. В. Иванов, В. И. Итин, М. К. Касымов, О. А. Кашин, И. В. Киреева, А. И. Козлов, Т. Э. Кунцевич, Н. Н. Куранова, Н. Ю. Пушина, Е. П. Рыклина, А. Н. Уксусников, И. Ю. Хмелевская, А. В. Шеляков, В. Я. Шкловер, Е. В. Шорохов, Л. И. Юрченко. – Екатеринбург : УрО РАН, 2006. – 440 с.
5. Pushin V. G., Volkova S. B., Matveeva N. M. Structural and Phase Transformations in Quasi-binary TiNi–TiCu Alloys Rapidly Quenched from the Melt: I. High-Copper Amorphous Alloys // Physics of Metals and Metallography. – 1997. – Vol. 83, no. 3. – P. 275–282.
6. Structural and Phase Transformations in Quasi-Binary TiNi–TiCu Alloys Rapidly Quenched from the Melt: IV. The Microstructure of Crystalline Alloys / V. G. Pushin, S. B. Volkova, N. M. Matveeva, L. I. Yurchenko, A. S. Chistyakov // Physics of Metals and Metallography. – 1997. – Vol. 83, no. 6. – P. 673–678.
7. Pushin A. V., Popov A. A., Pushin V. G. Effect of the deviation of the chemical composition from the stoichiometric composition on the structural and phase transformations and properties of rapidly quenched Ti50+xNi25–xCu25 alloys // Physics of Metals and Metallography. – 2012. – Vol. 113, no. 3. – P. 283–294. – DOI: 10.1134/S0031918X12030131.
8. Pushin A. V., Popov A. A., Pushin V. G. Effect of Deviations of Composition from the Quasi-Binary Section TiNi–TiCu on Structural and Phase Transformations in Rapidly Quenched Alloys // Physics of Metals and Metallography. – 2013. – Vol. 114, no. 8. – P. 692–702. – DOI: 10.1134/S0031918X13060136.
9. Хачин В. Н., Пушин В. Г., Кондратьев В. В. Никелид титана: Структура и свойства. – М. : Наука, 1992. – 160 с.

Библиографическая ссылка на статью

Features of Low-Temperature Crystallization of Ti2nicu Amorphized by the Method of Spinning from Melt / А. V. Pushin, E. S. Belosludtseva, N. N. Kuranova, V. G. Pushin // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2018. - Iss. 6. - P. 51-58. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2018.6.051-058. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2018-6/2018-6_233.html
(accessed: 30.03.2025).