Rugalmas és veszteségi szabadenergia járulékok valamint a termodinamikai egyensúlyi hőmérséklet meghatározása martenzites átalakulásokban
Angol cím
Determination of elastic and dissipative free-energy contributions as well as the termodynamic equilibrium temperature in martensitic transformations
zsűri
Gépész-, Építő-, Építész- és Közlekedésmérnöki
Kutatóhely
TTK Szilárdtest Fizika Tanszék (Debreceni Egyetem)
résztvevők
Beke Dezső Hegedűs Csaba Mertinger Valéria Nagy Erzsébet Palánki Zoltán Tranta Ferenc
projekt kezdete
2005-01-01
projekt vége
2009-12-31
aktuális összeg (MFt)
13.700
FTE (kutatóév egyenérték)
7.24
állapot
lezárult projekt
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Kutatómunkánk egyik legfontosabb célja a termoelesztikus martenzites átalakulások termodinamikájának elméleti és kísérleti leírása volt. Az általunk kifejlesztett fenomenológikus modell segítségével az átalakulást leíró legfontosabb termodinamikai paraméterek (egyensúlyi hőmérséklet, fajlagos rugalmas és disszipatív szabadenergia járulékok) átalakult anyaghányadtól és külső terektől (egytengelyű feszültségi állapot, mágneses tér) való függésének kísérleti meghatározása is lehetővé vált. Ezek az adatok más elméleti leírások számára is fontos bemenő paraméterek.
Munkánk másik fontos célkitűzése a mágneses alakmemória anyagokban végbemenő martenzites átalakulások vizsgálata volt, mágneses Barkhausen-zaj mérésekkel. A statisztikus zajanalízis módszereinek alkalmazásával meghatároztuk a zajspektrumok kritikus exponenseit és levágási értékeit mind ausztenites állapotban mind pedig a különböző martenzitfázisokban. Megmutattuk, hogy a martenzites átalakulás során külső váltakozó mágneses tér alkalmazása nélkül is spontán mágneses zaj keletkezik az anyagban. A kísérleti munka fontos részét képezte egy széles hőmérséklettartományban használható mérőrendszer megépítése is.
A magas átalakulási hőmérséklettel rendelkező rézalapú ötvözetek vizsgálata során megmutattuk, hogy a Ni tartalom növekedése fékezi az egyensúlyi fázisok kialakulását, ezáltal ellenállóbbá teszi az anyagot az öregedéssel szemben. A munka során új eljárást dolgoztunk ki a differenciális pásztázó kaloriméteres mérések kiértékelésére is.
kutatási eredmények (angolul)
In the framework of this project the thermoelastic martensitic transformations were investigated in traditional and magnetic shape memory alloys. The aim of these investigations was the better understanding of the thermodynamics of thermoelastic martensitic transformations and the interactions between the martensitic and magnetic domain structures.
A simple phenomenological thermodynamic model was developed for the description of the thermoelastic equilibrium in shape memory alloys. The model gives a practical method for the determination of the most important thermodynamic quantities (equilibrium temperature, specific non-chemical free energy contributions) from experimental data. The dependence of these quantities from the transformed fraction and uniaxial stress was also determined.
In ferromagnetic shape memory alloys the simultaneous change of the magnetic and crystallographic structures was investigated by magnetic noise measurements. Using the methods of the statistical noise analysis the exponents and the cut-off factors of the noise distribution functions were determined in austenitic and martensitic states. We showed that during the martensitic transformation a spontaneous magnetic noise can be measured. The aging process in copper based alloys with high transformation temperatures was also investigated.. It was showed that the formation of the equilibrium phases is retarded by the larger Ni content which hereby makes the alloy more resistant against aging.
Nagy Erzsébet: Alakváltozás indukálta martenzites átalakulás ausztenites Cr-Ni acélokban, Miskolci Egyetem Fémtani és Képlékenyalakítási Tanszék, 2007
L. Daróczi , Z. Balogh, L. Harasztosi, Z. Erdélyi, T. A. Lograsso,D. L. Schlagel, D. L. Beke,: Investigation of magnetic noises in Ni2MnGa single crystalline samples, Abstracts of ESOMAT 2006 Conference, 2006
Harasztosi Lajos, Szabó István, Daróczi Lajos, Szabó Sándor, Erdélyi Zoltán, Balogh Zoltán, Eszenyi Grergely, Mojzes Imre, Beke Dezső: Részletes zaj-analízis előnyei Barkhausen-zaj mérések alkalmazásaiban, Anyagvizsgálók Lapja 2006/4 www.anyagvizsgaloklapja.hu, 2006
Palánki Zoltán: Effect of the applied stress on shape memory alloys, Debreceni Egyetem Természettudományi és Technológiai Kar Szilárdtest Fizika Tanszék, 2008
L. Daróczi, Z. Balogh, Z. Erdélyi and D. L. Beke: Experimental set-up for measurement of Barkhausen-noise distributions,, Acta Physica at Chimica Debrecina XXXVIII-XXXIX pp.91-100,, 2005
Zoltán Palánki, Lajos Daróczi and Dezső L. Beke: Method for the determination of non-chemical free energy contributions as a function of the transformed fraction at different stress levels in shape memory alloys, Materials Transactions Vol.46. 5. (2005) pp. 1-5, 2005
D.L.Beke, Z.Palánki, L.Daróczi, C. Lexcellent: Determination of non-chemical energy terms and the equilibrium transformation temperature (T0) in CuAlNi poly and single crystalline alloys, Materials Science and Engineering A Vol:481 Special Issue: Sp.Iss.SI pp 509-512 (2008), 2006
L.Daróczi, Z. Palánki, D.L.Beke: Determination of the non-chemical free energy terms in martensitic transformations, Materials Science & Engineering A 438-440 (2006) 80-84, 2006
Z. Balogh, L. Daróczi, L. Harasztosi, D.L. Beke, T.A. Lograsso, D.L. Schlagel: Magnetic emission during austenite-martensite transformation in Ni2MnGa shape memory alloy, Materials Transactions Vol.47, No.3 (2006) pp.631-634, 2006
Zoltán Palánki, Lajos Daróczi, Christian Lexcellent, Dezső L. Beke: Determination of the equilibrium transformation temperature (To) and analysis of the non-chemical energy terms in a CuAlNi single crystalline shape memory alloy, Acta Matriala 55, (2007) 1823-1830, 2007
D.L.Beke, L.Daróczi, Z. Palánki, C.Lexcellent: On relations between the transformation temperatures, stresses, pressures and magnetic fields in shape memory alloys, Proceedings of the International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies December 3-5, 2007, Tsukuba, Japan Editor: Shuichi Miyazaki, 2008
L.Daróczi, A Bükki-Deme,Z.Balogh, L. Harasztosi, Z. Erdélyi, D.L.Beke, T.A.Lograsso, D.L.Schlagel: Investigation of Barkhausen-noise in Ni2MnGa, Proceedings of the International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies December 3-5, 2007, Tsukuba, Japan Editor: Shuichi Miyazaki, 2008
M.Benke, F. Tranta, P. Barkóczy, V. Mertinger, L. Daróczi: Effects of heat flux features on the differential scanning calorimetry curve of a termoelastic martensitic transformation, Materials Science and Engineering A Vol:481 Secial Issue: Sp.Iss.SI pp 522-525, 2008
M. Benke, V. Mertinger, L. Daróczi: Examination of the Cu-13.4Al-5Ni Shape Memory Alloy, közlésre elfogadva Journal of Materials Engineering and Performance (JMEP) külön számába, 2009
