Функциональные свойства высокопрочных поли- и монокристаллов гетерофазных сплавов на основе NiTi, легированных Hf и Pd, при термоупругом B2-B19' мартенситном превращении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Тагильцев Антон Игоревич

• Тагильцев Антон Игоревич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Тагильцев Антон Игоревич

Введение

1 Сплавы на основе МТ1. Термоупругие мартенситные превращения, структура

и функциональные свойства

1.1 Термодинамическое описание и закономерности развития термоупругих мартенситных превращений в сплавах с памятью формы

1.2 Легирование сплавов с памятью формы на основе №Т и кристаллографическое описание термоупругих В2-В19' мартенситных превращений

1.3 Общие сведения о функциональных свойствах при реализации термоупругих мартенситных превращений

1.4 Общие сведения о термических обработках и их влияние на функциональные свойства в системах МТ£ЛА^)

2 Методика эксперимента

3 Функциональные свойства высокопрочных кристаллов гетерофазных сплавов на основе МТШД^) с памятью формы и высокотемпературной сверхэластичностью

3.1 Микроструктура высокопрочных кристаллов сплавов МТШД^)

3.2 Закономерности развития В2-В19' термоупругих МП в поли- и монокристаллах высокопрочных сплавов МТШД^)

3.2.1 Закономерности развития В2-В19' термоупругих МП в поликристаллах высокопрочных сплавов в циклах охлаждение/нагрев в свободном состоянии и под нагрузкой

3.2.2 Закономерности термоупругих МП в однофазных и гетерофазных поликристаллах высокопрочных сплавов МТШД^) в циклах охлаждение/нагрев под нагрузкой

3.2.3 Закономерности термоупругих МП в однофазных и гетерофазных монокристаллах высокопрочных сплавов МТ£ЛА^) в циклах охлаждение/нагрев под нагрузкой

3.3 Закономерности термоупругих МП в сплавах МТ£ИА^) в циклах нагрузка/разгрузка

3.3.1 Закономерности термоупругих МП в однофазных и гетерофазных поли- и монокристаллах высокопрочных сплавов МТШД^) в циклах нагрузка/разгрузка

3.3.2 Особенности развития термоупругих МП в высокопрочных поли- и монокристаллах сплавов МТШД^)

3.4 Закономерности развития В2-В19' термоупругих МП в поликристаллах сплавов МТШГ после выдержки в мартенситном состоянии под нагрузкой

3.4.1 Влияние выдержки в мартенситном состоянии под нагрузкой на закономерности термоупругих мартенситных превращений в поликристаллах сплава МТШГ

3.4.2 Сравнение влияния выдержки в мартенситном состоянии под нагрузкой и тренировок на двусторонний эффект памяти формы и его циклическую стабильность в поликристаллах сплава №ТШГ

Заключение

Список условных обозначений и сокращений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Функциональные свойства высокопрочных поли- и монокристаллов гетерофазных сплавов на основе NiTi, легированных Hf и Pd, при термоупругом B2-B19' мартенситном превращении»

Введение

Актуальность темы исследования. В настоящее время одной из основных проблем металлофизики и физики конденсированного состояния является создание новых функциональных материалов, способных использоваться в различных высокотехнологических областях человеческой жизнедеятельности. Одним из наиболее удачных примеров таких материалов являются сплавы с памятью формы (СПФ). Основное распространение СПФ получили благодаря уникальности своих свойств - эффекту памяти формы (ЭПФ) и сверхэластичности (СЭ), основанных на термоупругих мартенситных превращениях (МП). В частности, двойные сплавы МТ1 обладают высокой степенью обратимости неупругой деформации при реализации функциональных свойств, имеют высокую коррозионную стойкость, биосовместимость, физико-механические свойства и широко применяются в технике и медицине. Однако их возможное применение не ограничивается лишь этими областями. Для более широкой эксплуатации данных материалов в инженерии, аэрокосмической области, робототехнике, микромеханике и в других сферах деятельности необходимы возможность варьировать характеристические температуры МП в широких пределах и значительное улучшение функциональных и механических свойств сплавов. Использование СПФ, а конкретно двойных сплавов МТ1, для практического использования в технике, авиастроении и инженерии, ограничено достаточно низкими температурами МП и, соответственно, температурным интервалом проявления функциональных свойств. В процессе испытаний при температурах выше 100°С величина обратимой деформации значительно сокращается, появляется пластическая деформация, а функциональные свойства реализуются с большой степенью необратимости или вовсе не наблюдаются.

Именно поэтому сплавы МТ1Х (X = И, 7г, Р1:, Рё, Ли), полученные путем легирования, снискали большую популярность, поскольку они сохраняют большую часть основных особенностей базового материала МТ1, обладают хорошей обрабатываемостью для создания деталей и механизмов разнообразной

формы и обеспечивают не только высокие температуры МП, но и прочностные свойства В2-аустенита за счет твердорастворного и дисперсионного упрочнения.

Исходя из вышеизложенного, сплав М^Ш является одним из наиболее интересных сплавов для изучения с точки зрения эффективности и потенциала практического применения, поскольку не только обладает высокими характеристическими температурами МП благодаря легированию Н [1], но и высокими прочностными характеристиками аустенитной и мартенситной фаз [26], по сравнению с МТ^ Добавление Н способствует искажению кристаллической решетки и, таким образом, в материале наблюдается термоупругое МП из В2-аустенита в В19'-моноклинный мартенсит без реализации межмартенситного перехода через промежуточную Я-фазу. Неоспоримым преимуществом сплава МТ£НГ перед другими лигатурами благородных металлов (Рё, Р1:, Ли) являются его невысокая стоимость, а также отсутствие метастабильных фаз, как в системе Дополнительная вариация химического состава МТ1Н£ включая легирование четвертым элементом (Рё, МЬ, Си), способна еще больше увеличить прочностные характеристики (вплоть до 2.5 ГПа), повысить циклическую стабильность функциональных свойств, изменить тип МП и уменьшить термический гистерезис.

Одним из наиболее перспективных методов управления свойствами в сплаве МТ£НГ является выделение дисперсных частиц при старении. Старение материала приводит к формированию дисперсных частиц Н-фазы с орторомбической кристаллической решеткой, которые не испытывают МП, деформируются упруго и накапливают упругую энергию в процессе МП. Наличие подобной вторичной фазы в значительной степени упрочняет сплав, дает широкие возможности для контроля характеристических температур МП и повышает циклическую стабильность функциональных свойств материала. Благодаря наличию частиц Н-фазы возможно наблюдение высокотемпературных СЭ и ЭПФ в сплавах МТ£Н£ Дополнительные тренировки материала, заключающиеся в термоциклировании в интервале температур мартенситного превращения, способствуют появлению двустороннего эффекта памяти формы (ДЭПФ), который расширяет условия

эксплуатации и позволяет упростить механизмы и устройства, основанные на использовании ЭПФ.

Более того, одним из перспективных методов улучшения функциональных свойств и повышения характеристических температур МП является стабилизация ориентированной структуры мартенсита в процессе выдержки материала в мартенситном состоянии под нагрузкой (ВМН) [7], но ранее использование подобного метода ограничивалось в основном сплавами Гейслера [8, 9]. Известно [7], что наиболее эффективной выдержка в мартенситном состоянии становится, когда соотношение характеристической температуры начала прямого МП при охлаждении М8 к температуре плавления сплава составляет > 0.2, что не реализуется в МТ1, но имеет место в системе МТ£И£ Вариация температур МП посредством изменения концентрации И с дополнительным упрочнением сплава дисперсными частицами при старении позволяет в разы увеличить эффективность стабилизации мартенсита. Именно поэтому предполагается, что кристаллы МТ1И будут наследовать не только отличительные качества МТ1, но и обладать потенциалом для значительного улучшения функциональных характеристик.

Таким образом, вышеупомянутый комплекс свойств в сплаве МТ1И способствует его активному изучению в настоящее время, а также делает его перспективным для использования. С другой стороны, исследования ограничены тем, что имеется пробел в изучении функциональных свойств сплава МТ1И после различных термомеханических обработок, а также отсутствуют данные по стабилизации мартенсита как эффективного метода для улучшения или создания функциональных свойств в этом материале.

Степень разработанности темы исследования. В настоящее время сплавы МТ1И исследуются преимущественно в поликристаллическом состоянии после экструзии и последующего старения [3, 10-12]. Однако низкие значения макроскопической обратимой деформации (до 3 %) и их несоответствие с теоретической деформацией В2-В19' МП (до 8 %) при сжатии поликристаллов [13, 14], не имеют под собой теоретических объяснений. Кроме этого, достаточно сложная термомеханическая обработка (экструзия, дополнительные отжиги)

поликристаллов сплава МШН приводит к дополнительным затратам и времени, тогда как поликристаллы после плавки (или исходные монокристаллы) практически не изучены и могут испытывать высокотемпературный ЭПФ.

Наличие дисперсных частиц Н-фазы, которые формируются в процессе старения и имеют орторомбическую кристаллическую решетку, подтверждено несколькими работами [15-17]. Однако к моменту постановки задачи настоящего исследования отсутствовали систематические исследования по влиянию частиц на характеристические температуры материала и проявление его функциональных свойств. Кристаллическая структура В2-аустенита и В19'-мартенсита системы МТ£НГ близка к структуре сплавов на основе МТ [18], но при старении в сплавах МТ£НГ выделяются частицы Н-фазы (орторомбическая кристаллическая решетка), отличные от частиц ТЬМ4 (ромбоэдрическая кристаллическая решетка). К настоящему времени взаимодействие В2-аустенита и В19'-мартенсита с дисперсными частицами Т^М4 хорошо исследовано, однако до сих пор не изучено их взаимодействие с частицами Н-фазы после старения и влияние такого взаимодействия на проявление функциональных свойств гетерофазных сплавов МТ£Н£

Проведенные циклические испытания высокотемпературных эффектов памяти формы и сверхэластичности не объясняют механизмы их деградации [12, 13, 19, 20], а обратимая деформация при ДЭПФ, полученном после тренировок, имеет низкие значения (~1.5 %) при растяжении [3, 21].

Известно, что стабилизация Ь10-мартенсита напряжений в сплавах Гейслера (МБеОа, СоМЛ1, ММпОа) приводит к значительным изменениям функциональных свойств [7, 22-24], однако в литературе отсутствуют данные о стабилизации ориентированного В19'-мартенсита в сплавах МТ£Н£ Предполагается, что реализация стабилизации В19'-мартенсита позволит не только поднять характеристические температуры материала, но и приведет к улучшению функциональных свойств, что является перспективным для дальнейшего изучения сплава и разработки концепции по созданию высокотемпературных СПФ на основе МТ£Н£

Цель и задачи исследования. Цель настоящей диссертационной работы -установить закономерности влияния старения в аустените и выдержки в мартенситном состоянии на проявление В2-В19' термоупругого мартенситного превращения и функциональные свойства поли- и монокристаллов высокотемпературных сплавов МТШ^Рё) с памятью формы.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить влияние старения в аустенитном состоянии поли- и монокристаллов сплавов МТ^ легированных Н и Pd, на микроструктуру полученных гетерофазных материалов и закономерности развития В2-В19' МП.

2. Выявить закономерности проявления высокотемпературного ЭПФ и СЭ, изучить температурную зависимость критических напряжений образования мартенсита в исходных и состаренных в аустените поли- и монокристаллах сплавов №ТЩРё).

3. Определить влияние различных параметров выдержки в мартенситном состоянии под нагрузкой - время, температура, внешние напряжения - на изменение закономерностей развития В2-В19' мартенситного превращения в сплавах МТШДРё) и на этой основе разработать оптимальный режим выдержки.

4. Изучить влияние выдержки в мартенситном состоянии на микроструктуру материалов, закономерности изменения функциональных (ЭПФ и СЭ) и вязкоупругих свойств поликристаллов сплавов МТ£И£

5. Установить закономерности проявления двустороннего эффекта памяти формы в поликристаллах сплава МТ1И и его циклическую стабильность. Изучить микроструктуру материала после проведенных циклических испытаний и выяснить механизмы деградации.

Новизна исследования. В диссертации получены следующие новые научные результаты:

1. Получены высокопрочные сплавы МТ1И£ различного химического состава с крупным размером зерна ~36 мкм и высокотемпературным ЭПФ, который наблюдается при Т > 373 К и зависит от способа деформации: еобр = +6.0 % при растяжении и еобр = -1.9 % при сжатии.

2. Получены высокопрочные нанокомпозиты на основе сплавов МТ£НГ(Рё), содержащие наноразмерные дисперсные частицы Н'-фазы, размером до 10 нм, и Н-фазы, размером до 180 нм. Установлены механизмы взаимодействия дисперсных частиц Н- и Н'-фазы различного размера с мартенситом, заключающиеся в том, что рост мартенситных ламелей ограничен межчастичным расстоянием при наличии крупных дисперсных частиц (> 100 нм), либо мартенсит при росте включает в себя дисперсные частицы. Показано, что в сплавах МТ£НГ(Рё) кристаллы В19'-мартенсита содержат высокую плотность <001>(100) двойников, которая не зависит от размера частиц Н- и Н'-фазы и межчастичного расстояния в отличие от двойных сплавов МТ^ содержащих частицы ТЬ№4.

3. Установлено оптимальное высокопрочное структурное состояние в состаренных монокристаллах сплава М45.3^29.7Ж20Рё5 (ат. %) для наблюдения высокотемпературной сверхэластичности с максимальной величиной обратимой деформации до 2.5 % при деформации сжатием в 2 раза более широком температурном интервале по сравнению с однофазным состоянием, что обусловлено наличием дисперсных частиц Н- и Н'-фазы размером 5-20 нм, которые способствуют значительному упрочнению В2-фазы на ~30 %.

4. Обнаружена аномалия зависимости критических напряжений образования мартенсита от температуры в высокопрочных кристаллах сплавов МТШД^), которая заключается в несоответствии данных, полученных при различных условиях формирования ориентированного В19'- мартенсита - при охлаждении под нагрузкой и за счет приложения нагрузки при постоянной температуре. Впервые установлено, что подобное свойство материалов характерно для широкого спектра высокопрочных сплавов с памятью формы, в которых присутствует значительное сопротивление росту ориентированного мартенсита и МП сопровождается высокими значениями нехимической энергии ДО .

5. Выяснено влияние параметров выдержки (время, температура, приложенные напряжения) в мартенситном состоянии под нагрузкой на закономерности проявления термоупругих мартенситных превращений, вязкоупругие свойства, стабилизацию ориентированного В19'-мартенсита и

наведение высокотемпературного ДЭПФ в исследуемых поликристаллах сплавов №ТШ£ Впервые установлен оптимальный режим выдержки в мартенситном состоянии для исследуемых сплавов МТ£Н£, который приводит к улучшению функциональных свойств материала, по сравнению с исходным состоянием.

6. Впервые на поликристаллах сплава МТШ£ получен двусторонний эффект памяти формы величиной до 2.3% при растяжении за счет стабилизации В19'-мартенсита при выдержке в мартенситном состоянии под нагрузкой. Установлены закономерности и механизмы деградации циклической стабильности двустороннего эффекта памяти формы.

Теоретическая и практическая значимость работы. Установленные закономерности влияния различных термомеханических обработок (старение в аустените и выдержка в мартенситном состоянии) на развитие термоупругих МП под нагрузкой, изменение вязкоупругих свойств сплава, особенности проявления и механизмы деградации ДЭПФ в высокопрочных поликристаллах и монокристаллах сплавов МТШДРё) будут использованы для расширения и углубления знаний касательно проявления термоупругих МП, наведения и деградации различных функциональных свойств для последующего создания концепции по разработке высокотемпературных сплавов с памятью формы в материалах на основе МТ1(Н£, Рё) и других высокотемпературных сплавов с памятью формы.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы для конструирования высокопрочных высокотемпературных сплавов с памятью формы на основе МТ1. Установленные в работе механизмы индуцирования и деградации ДЭПФ позволят в дальнейшем создавать сплавы с высокой циклической стабильностью функциональных свойств, а также будут служить основой для дальнейшего изучения и создания высокопрочных и высокотемпературных сплавов на основе МТ1.

Методология и методы исследования. Поликристаллы в работе были получены методом электродуговой плавки из компонентов высокой чистоты (99.99 %). Монокристаллы выращивались с использованием модернизированного

метода Бриджмена в среде инертного газа. Для аттестации структуры материала использовались методы оптической металлографии, рентгеноструктурного анализа, просвечивающей и растровой электронной микроскопии. Характеристические температуры МП определялись методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Механические испытания на растяжение и сжатие были проведены на дилатометре и электромеханической машине InstronVHS 5969. Вязкоупругие свойства материала исследовались на установке для динамического-механического анализа Mettler Toledo DMA/SDTA 861e.

Положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментально выявленные закономерности проявления высокотемпературного эффекта памяти формы при T > 373 К в поликристаллах Ni50.3Ti32.2Hf17.5 (ат. %) и Ni50.3Ti37.2Hf12.5 (ат. %) при различных режимах старения в аустените, включающие сильную асимметрию максимальной величины обратимой деформации, зависящей от способа деформации: -1.9 % при сжатии и +6.0 % при растяжении, и подавление раздвойникования мартенсита под нагрузкой, содержащего высокую плотность деформационных двойников (001)В19' независимо от наличия и размера дисперсных частиц H- и H'-фазы.

2. Экспериментальное доказательство проявления высокотемпературной сверхэластичности в широком температурном интервале от 223 К до 448 К при сжатии в монокристаллах сплава Ni45.3Ti29.7Hf2oPd5 (ат. %), которая реализуется за счет упрочнения В2-фазы наноразмерными дисперсными частицами H-фазы (15-20 нм) и H'-фазы (5-10 нм) при старении в свободном состоянии и под нагрузкой и выбора [011]-ориентации, обеспечивающей низкие значения dacr/dT = 5-6 МПа/К при развитии В2-В19' мартенситного превращения под нагрузкой.

3. Выявленные особенности температурной зависимости критических напряжений образования В19'-мартенсита в температурном интервале вблизи Ms (5-30 К) в высокопрочных поли- и монокристаллах сплавов NiTiHfPd с высоким сопротивлением росту ориентированного мартенсита: в циклах охлаждение/нагрев под действием постоянных внешних напряжений образование ориентированного

мартенсита совместно с самоаккомодирующей структурой требует меньших напряжений по сравнению с образованием только ориентированного мартенсита в циклах нагрузка/разгрузка при постоянной температуре.

4. Экспериментально установленные закономерности наведения и механизмы деградации высокотемпературного двустороннего эффекта памяти формы, изменения вязкоупругих свойств (повышение внутреннего трения, увеличение модуля упругости мартенситной фазы) в поликристаллах сплавов Ni50.3Ti32.2Hf17.5 (ат. %) и Ni50.3Ti37.2Hf12.5 (ат. %) после выдержки в мартенситном состоянии под нагрузкой в зависимости от параметров выдержки (время, температура, приложенные напряжения) и температуры предварительного старения в аустените, определяющей размеры частиц H- и H'-фазы.

Степень достоверности полученных результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается воспроизводимостью

экспериментальных данных и обеспечена использованием современных методов и методик исследования; всесторонним и комплексным анализом экспериментальных и теоретических данных; соответствием результатов с ранее выполненными работами иных авторов; проведением экспериментов на современном и точном научном оборудовании.

Апробация результатов исследования. Результаты научной работы представлены на следующих научных конференциях: Международная конференция «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск, 2015, 2017); Всероссийская конференция «Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии» (Томск, 2016); Всероссийская конференция «Физика твердого тела» (Томск, 2016, 2018); Международная конференция «Сплавы с эффектом памяти формы» (Санкт-Петербург, 2016, 2023, Москва, 2021); Международная конференция «Молодежь, Наука, Технологии» (Томск, 2016); Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» (Пермь, 2017, Санкт-Петербург, 2023); Международный симпозиум «14th international symposium on physics of materials» (Прага, Чехия, 2017); Международный форум «Новые материалы» (Москва, 2017); Международный симпозиум «11th European Symposium on

Martensitic Transformations» (Мец, Франция, 2018); Международный симпозиум «4th Euro symposium on intelligent materials» (Киль, Германия, 2019); Международная конференция «Перспективные материалы конструкционного и медицинского назначения» (Томск, 2019); Международная конференция «Физическая мезомеханика материалов. Физические принципы формирования многоуровневой структуры и механизмы нелинейного поведения» (Томск, 2022); Международная конференция «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии» (Томск, 2023).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 12 статей в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (из них 8 статей в зарубежных научных журналах, входящих в Web of Science, включая 5 статей в высокорейтинговых зарубежных журналах с квартилем Q1 [2532]; 4 статьи в российских научных журналах, переводные версии которых входят в Web of Science [33-36]), 2 статьи в сборниках материалов конференций, представленных в изданиях, входящих в Web of Science [37, 38], 1 статья в прочем научном журнале [39], 5 публикаций в сборниках материалов международных и всероссийской научных конференций и симпозиума [40-44].

Исследования проведены при поддержке проектов РНФ № 14-29-00012 и № 18-19-00298, гранта РФФИ № 18-38-00577 и госзадание Минобрнауки № FSWM-2024-0007.

Личный вклад автора. Личное участие автора состояло в планировании теоретических исследований, изучении и анализе литературы по теме диссертации, выполнении основного объема экспериментальной работы и анализа всех полученных данных, написании тезисов и научных статей, апробации результатов на международных и всероссийских конференциях. Автор принимал непосредственное участие в определении цели работы и постановке задач

исследования, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту. Электронно-микроскопические исследования образцов выполнены на оборудовании Красноярского регионального центра коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН и в ЦКП «НАНОТЕХ» ИФПМ СО РАН.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 207 страницах, состоит из введения, трех глав, заключения, списка условных обозначений и сокращений, списка литературы из 147 наименований; содержит 96 рисунков, 51 формулу и 16 таблиц.

1 Сплавы на основе N1X1. Термоупругие мартенситные превращения, структура и функциональные свойства

1.1 Термодинамическое описание и закономерности развития термоупругих мартенситных превращений в сплавах с памятью формы

Использование сплавов с памятью формы в современных технологиях устанавливает определенные требования к материалам и их функциональным свойствам (эффекту памяти формы и сверхэластичности).

Необходимо отметить, что проявление функциональных свойств в материале (ЭПФ и СЭ) обеспечивается наличием термоупругого МП [45]. МП -бездиффузионный фазовый переход 1 -го рода из высокотемпературной фазы (аустенит) в низкотемпературную фазу (мартенсит). При этом происходят смещения атомов на расстояния меньше межатомных. Благодаря такой перестройке структуры возникает макроскопическое смещение и, соответственно, рельеф на поверхности материала. Такие фазовые превращения характеризуются строгими кристаллографическими соотношениями между решетками аустенита и мартенсита.

Термоупругое МП от нетермоупругого отличают несколько важных факторов: малые изменения объема материала при превращении; упругая аккомодация решеток мартенсита и аустенита при превращении; когерентность решеток на границе раздела фаз, благодаря чему возможно свободное движение межфазной границы как в сторону низкотемпературной фазы, так и в сторону высокотемпературной фазы в циклах охлаждение/нагрев; скорость роста кристаллов мартенсита зависит от скорости охлаждения; реализация обратного МП посредством накопленной упругой энергии за счет обратного движения межфазной границы и уменьшения кристаллов мартенсита при нагреве [46]. Именно поэтому при развитии термоупругих МП гистерезис между прямым и обратным превращением является небольшим и возможно наблюдение полностью обратимых неупругих деформаций.

В свою очередь, при нетермоупругом МП не наблюдается полной обратимости при развитии превращения, т.е. в процессе прямого МП упругая энергия релаксирует с образованием дефектов и в материале возникает необратимая деформация. Подобное поведение является следствием большого различия кристаллических решеток обеих фаз (отсутствием когерентности на межфазной границе), из-за чего оно не может быть аккомодировано упругим образом. При этом само МП будет реализовываться с наличием пластической деформации, возникновением различных дефектов, а обратное МП происходит в широком температурном интервале (до 500-600 К) за счет зарождения и роста кристаллов аустенита в мартенситной фазе, а не уменьшения кристаллов мартенсита, как при термоупругом превращении [47].

Для описания МП используются характеристические температуры -температуры начала (М8) и конца (М) прямого МП и температуры начала (Л8) и конца (Л^ обратного МП. Температура М8 определяет начало роста кристаллов мартенсита, когда они только начинают зарождаться, в то время как температура Мг характеризует конец прямого МП при охлаждении, т.е. когда материал находится полностью в мартенситном состоянии. Подобная логика также справедлива и для обратного МП, когда температура Л8 описывает начало обратного МП (материал все еще находится в мартенситном состоянии, однако кристаллы мартенсита начинают исчезать) при нагреве, а температура Лг характеризует окончательное превращение в высокотемпературную фазу, когда в материале отсутствуют кристаллы мартенсита.

Наиболее частым методом определения характеристических температур является метод дифференциальной сканирующей калориметрии (рисунок 1.1), который дает достаточно точные результаты. Необходимо отметить, что процесс МП сопровождается либо выделением, либо поглощением теплоты, что соотносится с прямым и обратным МП. Поэтому для определения характеристических температур по кривой ДСК проводят касательную к исходному состоянию и к сторонам пика, определяющего начало и конец МП (рисунок 1.1). Помимо этого, многие авторы [3] выделяют в материале температуру

пика МП, которую обозначают как Мр или Ар для прямого и обратного МП, соответственно.

ДСК| *м

р

м

А,

т

Рисунок 1.1 - Схематичное изображение кривой ДСК и методика определения

характеристических температур

Поскольку МП является фазовым превращением 1го рода, то оно может быть описано в рамках термодинамического анализа [48, 49]. Согласно первому закону термодинамики, теплота системы записывается в виде:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тагильцев Антон Игоревич, 2024 год

Список литературы

1. Ma J. High temperature shape memory alloys / J. Ma, I. Karaman, R. D. Noebe // International Materials Reviews. - 2010. - Vol. 55. - P. 257-315.

2. Joy J.K. Effects of microstructure and composition on constitutive response of high temperature shape memory alloys: Micromechanical modeling using 3-D reconstructions with experimental validation / J. K. Joy, T. Umale, D. Zhao, A. Solomou, K. Xie, I. Karaman, D. C. Lagoudas // Acta Materialia. - 2022. - Vol. 232. - Article number 117929. - 21 p. -URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135964542200310X (access date: 01.07.2024).

3. Hayrettin C. Two way shape memory effect in NiTiHf high temperature shape memory alloy tubes / C. Hayrettin, O. Karakoc, I. Karaman, J. H. Mabe, R. Santamarta, J. Pons // Acta Materialia. - 2019. - Vol. 163. - P. 1-13.

4. Kaynak Y. The effect of cooling on machining and phase transformation responses of Ni-rich NiTiHf high-temperature shape memory alloy / Y. Kaynak, E. Ta§cioglu, S. Sharif, M. A. Suhaimi, O. Benefan // Journal of Manufacturing Processes. - 2022. - Vol. 75.

- P. 1144-1152.

5. Demblon A. Compositional and microstructural sensitivity of the actuation fatigue response in NiTiHf high temperature shape memory alloys / A. Demblon, O. Karakoc, J. Sam, D. Zhao, K. C. Atli, J. H. Mabe, I. Karaman // Materials Science and Engineering: A.

- 2022. - Vol. 838. - Article number 142786. - 17 p. - URL: https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509322001940 (access date: 01.07.2024).

6. Bigelow G. S. Development and testing of a Ni50.5Ti27.2Hf22.3 high temperature shape memory alloy / G. S. Bigelow, A. Garg, O. Benafan, R. D. Noebe, S. A. Padula, D. J. Gaydosh // Materialia. - 2022. - Vol. 21. - Article number 101297. - 5 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589152921002994 (access date: 01.07.2024).

7. Otsuka K. Mechanism of martensite aging effects and new aspects / K. Otsuka, X. Ren // Materials Science and Engineering: A. - 2001. - Vol. 312. - P. 207-218.

8. Niendorf T. Martensite aging - Avenue to new high temperature shape memory alloys / T. Niendorf, P. KrooB, C. Somsen, G. Eggeler, Y. I. Chumlyakov, H. J. Maier // Acta Materialia. - 2015. - Vol. 89. - P. 298-304.

9. Eftifeeva A. On the high cyclic stability of the tensile two-way shape memory effect in stress-induced martensite aged Co35Ni35Al30 single crystals / A. Eftifeeva, E. Panchenko, Y. Chumlyakov, E. Yanushonite, G. Gerstein, H. J. Maier // Mater. Sci. Eng. A. - 2021. -Vol. 799. - Article number 140166. - 9 p. - URL: https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509320312326 (access date: 01.07.2024).

10. Evirgen A. Microstructural characterization and shape memory characteristics of the Ni50.3Ti34.7Hf15 shape memory alloy / A. Evirgen, I. Karaman, R. Santamarta, J. Pons, R. D. Noebe // Acta Materialia. - 2015. - Vol. 83. - P. 48-60.

11. Hite N. NiTiHf shape memory alloys as phase change thermal storage materials / N. Hite, D. J. Sharar, W. Trehern, T. Umale, K. C. Atli, A. A. Wilson, A. C. Leff, I. Karaman // Acta Materialia. - 2021. - Vol. 218. - Article number 117175. - 8 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645421005553 (access date: 01.07.2024).

12. Saghaian S. M. High strength NiTiHf shape memory alloys with tailorable properties / S. M. Saghaian, H. E. Karaca, H. Tobe, A. S. Turabi, S. Saedi, S. E. Saghaian, Y. I. Chumlyakov, R. D. Noebe // Acta Materialia. - 2017. - Vol. 134. - P. 211-220.

13. Karaca H.E. Superelastic response and damping capacity of ultrahigh-strength [111]-oriented NiTiHfPd single crystals / H.E. Karaca, E. Acar, B. Basaran, R. D. Noebe, Y. I. Chumlyakov // Scripta Materialia. - 2012. - Vol. 67. - P. 447-450.

14. Patriarca L. High-temperature functional behavior of single crystal Ni51.2Ti23.4Hf25.4 shape memory alloy / L. Patriarca, H. Sehitoglu, E. Yu. Panchenko, Y. I. Chumlyakov // Acta Materialia. - 2016. - Vol. 106. - P. 333-343.

15. Yang F. Structure analysis of a precipitate phase in an Ni-rich high-temperature NiTiHf shape memory alloy / F. Yang, D. R. Coughlin, P. J. Phillips, L. Yang, A. Devaraj, L. Kovarik, R. D. Noebe, M. J. Mills // Acta Materialia. - 2013. - Vol. 61. - P. 3335-3346.

16. Han X. D. A new precipitate phase in a TiNiHf high temperature shape memory alloy / X. D. Han, R. Wang, Z. Zhang, D. Z. Yang // Acta Materialia. - 1998. - Vol. 46. - P. 273-281.

17. Han X. D. Structure and substructure of martensite in a Ti36.5Ni48.5Hf15 high temperature shape memory alloy / X. D. Han, W. H. Zou, R. Wang, Z. Zhang, D. Z. Yang // Acta Materialia. - 1996. - Vol. 44. - P. 3711-3721.

18. Santamarta R. TEM study of structural and microstructural characteristics of a precipitate phase in Ni-rich Ni-Ti-Hf and Ni-Ti-Zr shape memory alloys / R. Santamarta, R. Arroyave, J. Pons, A. Evirgen, I. Karaman, H. E. Karaca, R. D. Noebe // Acta Materialia.

- 2013. - Vol. 61. - P. 6191-6206.

19. Acar E. Role of aging time on the microstructure and shape memory properties of NiTiHfPd single crystals / E. Acar, H. E. Karaca, B. Basaran, F. Yang, M. J. Mills, R. D. Noebe, Y. I. Chumlyakov // Materials Science and Engineering: A. - 2013. - Vol. 573. - P. 161-165.

20. Karaca H. E. Shape memory behavior of high strength NiTiHfPd polycrystalline alloys / H. E. Karaca, E. Acar, G. S. Ded, B. Basaran, H. Tobe, R. D. Noebe, G. Bigelow, Y. I. Chumlyakov // Acta Materialia. - 2013. - Vol. 61. - P. 5036-5049.

21. Atli K. C. Work production using the two-way shape memory effect in NiTi and a Ni-rich NiTiHf high-temperature shape memory alloy / K. C. Atli, I. Karaman, R. D. Noebe, G. Bigelow, D. Gaydosh // Smart Materials and Structures. - 2015. - Vol. 24. -Article number 125023. - 13 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0964-1726/24/12/125023 (access date: 01.07.2024).

22. Tsuchiya K. Effect of aging on the rubber-like behavior in Cu-Zn-Al martensites / K. Tsuchiya, K. Tateyama, K. Sugino, K. Marukawa // Scripta Metallurgica et MateriaIia.

- 1995. - Vol. 32. - P. 259-264.

23. Kustov S. Chemical and mechanical stabilization of martensite / S. Kustov, J. Pons, E. Cesari, J. V. Humbeeck // Acta Materialia. - 2004. - Vol. 52. - P. 4547-4559.

24. Timofeeva E. E. The effect of stress-induced martensite ageing on the two-way shape memory effect in Ni53Mn25Ga22 single crystals / E. E. Timofeeva, E. Yu. Panchenko,

M. V. Pichkaleva, A. I. Tagiltsev, Yu. I. Chumlyakov // Materials Letters. - 2018. - Vol. 228. - P. 490-492.

25. Tagiltsev A. I. Two-Way Shape Memory Effect and Viscoelastic Properties in NiTiHf Polycrystals Containing Nanosized Particles / A. I. Tagiltsev, E. Y. Panchenko, Y. I. Chumlyakov, E. E. Timofeeva, E. S. Marchenko // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2023. - Vol. 32. - P. 9665-9670.

26. Tagiltsev A.I. The Effect of Subsequent Stress-Induced Martensite Aging on the Viscoelastic Properties of Aged NiTiHf Polycrystals / A.I. Tagiltsev, E. Y. Panchenko, E. E. Timofeeva, Y. I. Chumlyakov, E. S. Marchenko, I. Karaman // Metals. - 2021. - Vol. 11. -Article number 1890. - 10 p. - URL: https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/1890 (access date: 01.07.2024).

27. Tagiltsev A. I. The effect of stress-induced martensite aging in tension and compression on B2-B19' martensitic transformation in Ni50.3Ti32.2Hf17.5 high-temperature shape memory alloy / A. I. Tagiltsev, E. Yu. Panchenko, E. E. Timofeeva, Yu. I. Chumlyakov, I. D. Fatkullin, E. S. Marchenko, I. Karaman // Smart Materials and Structures. - 2021. - Vol. 30. - Article number 25039. - 11 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-665X/abdaa8 (access date: 01.07.2024).

28. Tagiltsev A. I. Two-way shape memory effect in stress-induced martensite aged Ni50.3Ti32.2Hf17.5 alloy / A. I. Tagiltsev, E. Yu. Panchenko, Yu. I. Chumlyakov, I. D. Fatkullin, I. Karaman // Materials Letters. - 2020. - Vol. 268. - Article number 127589. - 3 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X20302949 (access date: 01.07.2024).

29. Panchenko E. Y. Cyclic Stability of Two-Way Shape Memory Effect in Aged Ni50.3Ti32.2Hf175 Polycrystals after Various Thermomechanical Treatments / E. Y. Panchenko, A. I. Tagiltsev, E. E. Timofeeva, Y. I. Chumlyakov, E. S. Marchenko // Materials. - 2023. - Vol. 16. - Article number 6175. - 11 p. - URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/16/18/6175 (access date: 01.07.2024).

30. Timofeeva E. E. On the stress-temperature dependences in TiNi-based shape memory alloys / E. E. Timofeeva, E. Yu. Panchenko, N. Yu. Surikov, A. I. Tagiltsev, E. S. Marchenko, Yu. I. Chumlyakov // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 905. -

Article number 164227. - 6 p. - URL:

https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838822006181 (access date: 01.07.2024).

31. Timofeeva E. E. The orientation dependence of thermal and stress hysteresis at R-B19' martensitic transformation in aged Ni50.6Ti49.4 single crystals / E. E. Timofeeva, N. Yu. Surikov, A. I. Tagiltsev, A. S. Eftifeeva, E. Yu. Panchenko, Yu. I. Chumlyakov // Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - Vol. 817. - Article number 152719. - 7 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838819339659 (access date: 01.07.2024).

32. Timofeeva E. E. Effects of ageing on microstructure and superelastic behavior of [110]-oriented Ni45.3Ti29.7Hf20Pd5 single crystals / E. E. Timofeeva, E. Y. Panchenko, Y. I. Chumlyakov, A. I. Tagiltsev, N. G. Vetoshkina, H. Karaca, A. A. Neiman // Materials Science and Engineering: A. - 2016. - Vol. 674. - P. 498-503.

33. Panchenko E. Y. Orientation Dependence of Functional Properties in Heterophase Single Crystals of the Ti36.sNi51.0Hf12.5 and Ti48.sNi51.5 Alloys / E. Y. Panchenko, Y. I. Chumlyakov, N. Y. Surikov, A. I. Tagiltsev, N. G. Vetoshkina, K. S. Osipovich, H. Maier, H. Sehitoglu // Russian Physics Journal. - 2016. - Vol. 58. - P. 1534-1543.

34. Tagiltsev A. I. Special Features of Functional Properties of Heterophase High-Strength Ni50.2Ti37.3Hf12.5 Polycrystals and Single Crystals / A. I. Tagiltsev, N. Yu. Surikov, E. Yu. Panchenko, Yu. I. Chumlyakov, I. Karaman // Russian Physics Journal. - 2019. -Vol. 62. - P. 534-540.

35. Timofeeva E. E. Special Features of Thermal and Stress Hysteresis of B2-R-B19' Martensitic Transformations in Aged [001]-Oriented Ti-50.6 at.% Ni Single Crystals / E. E. Timofeeva, E. Yu. Panchenko, N. Yu. Surikov, A. I. Tagiltsev, M. V. Pichkaleva, N. G. Larchenkova, Yu. I. Chumlyakov, V. A. Andreev // Russian Physics Journal. - 2019. - Vol. 61. - P. 2231-2235.

36. Timofeeva E. E. The Effect of Low-Temperature Heat Treatment on the Superelasticity in Ti-50.6 at % Ni Single Crystals / E. E. Timofeeva, N. Yu. Surikov, A. I. Tagiltsev, A. S. Eftifeeva, A. B. Tokhmetova, E. I. Yanushonite, E. Yu. Panchenko, Yu. I. Chumlyakov // Technical Physics Letters. - 2019. - Vol. 45. - P. 115-118.

37. Tagiltsev A. Tension-compression asymmetry in Ni45.3Ti29.7Hf20Pd5 single crystals / A. Tagiltsev, E. Timofeeva, E. Panchenko, Y. Chumlyakov, A. Neiman, H. Karaca // Materials Today: Proceedings. - 2017. - Vol. 4. - P. 4802-4806.

38. Tagiltsev A. I. Stress-Induced Thermoelastic Martensitic Transformations and Functional Properties in [011]-oriented NiTiHfPd Single Crystals / A. I. Tagiltsev, E. E. Timofeeva, E. Yu. Panchenko, Yu. I. Chumlyakov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2015. - Vol. 93. - Article number 12048. - 7 p. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/93/1/012048 (access date: 01.07.2024).

39. Тагильцев А. И. Закономерности развития термоупругих мартенситных превращений в закаленных монокристаллах NiTiHfPd в зависимости от ориентации / А. И Тагильцев, Е. Е. Тимофеева, Е. Ю. Панченко, Ю. И. Чумляков, А. А. Нейман, H. E. Karaca // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2016. - Т. 59, №7/2. -С. 231-236.

40. Тагильцев А. И. Функциональные свойства моно- и поликристаллов высокотемпературного сплава Ni50.3Ti32.2Hf17.5 / А. И. Тагильцев, Н. Г. Ларченкова // Перспективы развития фундаментальных наук : сборник трудов XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск, 25-28 апреля 2017 г. - Томск, 2017. - Т. 1 : Физика. - С. 342-344.

41. Tagiltsev A. I. The comparison of effect of different treatments on the high-temperature superelasticity in Ni50.3Ti32.2Hf17.5 polycrystals / A. I. Tagiltsev, E. Yu. Panchenko, Yu. I. Chumlyakov, H. E. Karaca, I. Karaman // ES0MAT-2018 : Book of Abstracts of the 11th European Symposium on Martensitic Transformations. Metz, France, August 27-31, 2018. - 2018. - P. 93.

42. Тагильцев А. И. Влияние термической обработки на изменение функциональных свойств в поликристаллах сплава Ni503Ti322Hf175 / А. И. Тагильцев // Физика твердого тела : сборник материалов XVI Российской научной студенческой конференции. Томск, 17-20 апреля 2018 г. - 2018. - С. 137-140.

43. Тагильцев А. И. Индуцирование двустороннего эффекта памяти формы в состаренных поликристаллах сплава NiTiHf при растяжении / А. И. Тагильцев,

Е. Ю. Панченко, Ю. И. Чумляков, Е. С. Марченко // Физическая мезомеханика материалов. Физические принципы формирования многоуровневой структуры и механизмы нелинейного поведения : тезисы докладов международной конференции. Томск, 05-08 сентября 2022 г. - Новосибирск, 2022. - С. 203-204.

44. Тагильцев А. И. Влияние выдержки в мартенситном состоянии под нагрузкой на циклическую стабильность двустороннего эффекта памяти формы в поликристаллах сплава NiTiHf / А. И. Тагильцев, Е. Ю. Панченко, Ю. И. Чумляков // Материалы LXVI Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (АПП-2023). Зеленогорск, Санкт-Петербург, 23-27 сентября 2023 г. - СПб., 2023. -С. 56.

45. Otsuka К. Shape memory materials / К. Otsuka, C. M. Wayman. - Cambridge University PRESS, 1998. - 284 p.

46. Лободюк В. А. Мартенситные превращения / В. А. Лободюк, Э. И. Эстрин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 352 с.

47. Physical metallurgy of Ti-Ni-based shape memory alloys / K. Otsuka, X. Ren // Progress in Materials Science. - 2005. - Vol. 50. - P. 511-678.

48. Isola L. M. Effect of the precipitates on the thermodynamics of the martensitic transformations in Ti-rich Ni-Ti-Co thin films / L. M. Isola, B. F. Malvasio, M. F. Giordana, J. Malarria // Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - Vol. 818. - Article number 152904. - 10 p. - URL: https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838819341507 (access date: 01.07.2024).

49. L. Daroczi L. Stress dependence of non-chemical free energy contributions in Cu-Al-Ni shape memory alloy / L. Daroczi, Z. Palanki, S. Szabo, D. L. Beke // Materials Science and Engineering: A. - 2004. - Vol. 378. - P. 274-277.

50. Wollants P. Thermally- and stress-induced thermoelastic martensitic transformations in the reference frame of equilibrium thermodynamics / P. Wollants, J. R. Roos, L. Delaey // Progress in Materials Science. - 1993. - Vol. 37. - P. 227-288.

51. Beke D. L. On the thermodynamic analysis of martensite stabilization treatments / D. L. Beke, L. Daroczi, N. M. Samy, L. Z. Toth, M. K. Bolgar // Acta Materialia. - 2020. - Vol. 200. - P. 490-501.

52. Сурикова Н.С. Механизмы пластической деформации монокристаллов никелида титана / Н.С. Сурикова, Ю.И. Чумляков // ФММ. - 2000. - Т. 89, № 2. - С. 98-107.

53. Сурикова Н.С. Особенности деформации и разрушения монокристаллов никелида титана в закаленном состоянии / Н.С. Сурикова, Ю.И. Чумляков // Физическая мезомеханика. - 2000. - Т. 3. - С. 93-102.

54. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы: в 14 т. / В. Э. Гюнтер [и др.]; под ред. В. Э. Гюнтера. - Томск: Изд-во МИЦ, 2011. - Т. 1: Медицинские материалы с памятью формы. - 534 с.

55. Stebner A. P. Transformation strains and temperatures of a nickel-titanium-hafnium high temperature shape memory alloy / A. P. Stebner, G. S. Bigelow, J. Yang, D. P. Shukla, S. M. Saghaian, R. Rogers, A. Garg, H. E. Karaca, Y. Chumlyakov, K. Bhattacharya, R. D. Noebe // Acta Materialia. - 2014. - Vol. 76. - P. 40-53.

56. Acar E. Compressive response ofNi45.3Ti34.7Hf15Pd5 and Ni45.3Ti29.7Hf20Pd5 shape-memory alloys / E. Acar, H. Tobe, I. Kaya, H. E. Karaca, Y. I. Chumlyakov // Journal of Materials Science. - 2015. - Vol. 50. - P. 1924-1934.

57. Acar E. Orientation dependence of the shape memory properties in aged Ni45.3Ti29.7Hf20Pd5 single crystals / E. Acar, H. E. Karaca, H. Tobe, R. D. Noebe, Y. I. Chumlyakov // Intermetallics. - 2014. - Vol. 54. - P. 60-68.

58. Saghaian S. M. Effects of aging on the shape memory behavior of Ni-rich Ni50.3Ti29.7Hf20 single crystals / S. M. Saghaian, H. E. Karaca, H. Tobe, M. Souri, R. Noebe, Y. I. Chumlyakov // Acta Materialia. - 2015. - Vol. 87. - P. 128-141.

59. Sehitoglu H. Superelasticity and Shape Memory Behavior of NiTiHf Alloys / H. Sehitoglu, Y. Wu, L. Patriarca, G. Li, A. Ojha, S. Zhang, Y. Chumlyakov, M. Nishida // Shape Memory and Superelasticity. - 2017. - Vol. 3. - P. 168-187.

60. Evirgen A. Relationship between crystallographic compatibility and thermal hysteresis in Ni-rich NiTiHf and NiTiZr high temperature shape memory alloys / A. Evirgen,

I. Karaman, R. Santamarta, J. Pons, C. Hayrettin, R. D. Noebe // Acta Materialia. - 2016. -Vol. 121. - P. 374-383.

61. Miyazaki S. The shape memory mechanism associated with the martensitic transformation in Ti-Ni alloys - I. Self-accommodation / S. Miyazaki, K. Otsuka, C. M. Wayman // Acta Metallurgica. - 1989. - Vol. 37. - P. 1873-1884.

62. Knowles K. M. The crystallography of the martensitic transformation in equiatomic nickel-titanium / K. M. Knowles, D. A. Smith // Acta Metallurgica. - 1981. -Vol. 29. - P. 101-110.

63. Inamura T. Self-accommodation of B19' martensite in Ti-Ni shape memory alloys. Part III. Analysis of habit plane variant clusters by the geometrically nonlinear theory / T. Inamura, T. Nishiura, H. Kawano, H. Hosoda, M. Nishida // Philosophical Magazine. -2012. - Vol. 92. - P. 2247-2263.

64. Nishida M. Self-accommodation of B19' martensite in Ti-Ni shape memory alloys - Part I. Morphological and crystallographic studies of the variant selection rule / M. Nishida, T. Nishiura, H. Kawano, T. Inamura // Philosophical Magazine. - 2012. - Vol. 92. - P. 2215-2233.

65. Nishida M. Electron microscopy studies of twin morphologies in B19' martensite in the Ti-Ni shape memory alloy / M. Nishida, H. Ohgi, I. Itai, A. Chiba, K. Yamauchi // Acta Metallurgica et Materialia. - 1995. - Vol. 43. - P. 1219-1227.

66. Madangopal K. Self-accommodation in Ni-Ti shape memory alloys / K. Madangopal, Jugraj Singh, S. Banerjee // Scripta Metallurgica et Materialia. - 1991. - Vol. 25. - P. 2153-2158.

67. Waitz T. Size effects on the martensitic phase transformation of NiTi nanograins / T. Waitz, T. Antretter, F. D. Fischer, N. K. Simha, H. P. Karnthaler // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. - 2007. - Vol. 55. - P. 419-444.

68. The self-accommodated morphology of martensite in nanocrystalline NiTi shape memory alloys // Acta Materialia. - 2005. - Vol. 53. - P. 2273-2283.

69. Zhang J. X. Deformation mechanism of martensite in Ti-rich Ti-Ni shape memory alloy thin films / J. X. Zhang, M. Sato, A. Ishida // Acta Materialia. - 2006. - Vol. 54. - P. 1185-1198.

70. Karaca H. E. Compressive response of nickel-rich NiTiHf high-temperature shape memory single crystals along the [111] orientation / H. E. Karaca, S. M. Saghaian, B. Basaran, G. S. Bigelow, R. D. Noebe, Y. I. Chumlyakov // Scripta Materialia. - 2011. - Vol. 65. - P. 577-580.

71. Sehitoglu H. Compressive response of NiTi single crystals / H. Sehitoglu, I. Karaman, R. Anderson, X. Zhang, K. Gall, H. J. Maier, Y. Chumlyakov // Acta Materialia.

- 2000. - Vol. 48. - P. 3311-3326.

72. Delville R. Transmission electron microscopy study of phase compatibility in low hysteresis shape memory alloys / R. Delville, S. Kasinathan, Z. Zhang, J. V. Humbeeck, R. D. James, D. Schryvers. // Philosophical Magazine. - 2010. - Vol. 90. - P. 177-195.

73. Saghaian S. M. Tensile shape memory behavior of Ni50.3Ti29.7Hf20 high temperature shape memory alloys / S. M. Saghaian, H. E. Karaca, M. Souri, A. S. Turabi, R. D. Noebe // Materials & Design. - 2016. - Vol. 101. - P. 340-345.

74. Lieberman D. S. Cubic to Orthorhombic Diffusionless Phase Change— Experimental and Theoretical Studies of AuCd / D. S. Lieberman, M. S. Wechsler, T. A. Read // Journal of Applied Physics. - 1955. - Vol. 26. - P. 473-484.

75. Lieberman D. S Martensitic transformations and determination of the inhomogeneous deformation // Acta Metallurgica et Materialia. - 1958. - Vol. 6. - P. 680693.

76. Zarubova N. Initial stages of y2 precipitation in an aged Cu-Al-Ni shape memory alloy / N. Zarubova, A. Gemperle, V. Novak // Materials Science and Engineering: A. -1997. - Vol. 222. - P. 166-174.

77. Pons J. Accommodation of y-phase precipitates in Cu-Zn-Al shape memory alloys studied by high resolution electron microscopy / J. Pons, R. Portier // Acta Materialia. - 1997.

- Vol. 45. - P. 2109-2120.

78. Lovey F. C. Interaction of single variant martensitic transformation with small y type precipitates in Cu-Zn-Al / F. C. Lovey, V. Torra, A. Isalgue, D. Roqueta, M. Sade // Acta Metallurgica et Materialia. - 1994. - Vol. 42. - P. 453-460.

79. Dadda J. Cyclic deformation and austenite stabilization in C035NÍ35AI30 single crystalline high-temperature shape memory alloys / J. Dadda, H. J. Maier, I. Karaman, Y. I. Chumlyakov // Acta Materialia. - 2009. - Vol. 57. - P. 6123-6134.

80. Dilibal S. On the volume change in Co-Ni-Al during pseudoelasticity / S. Dilibal, H. Sehitoglu, R. F. Hamilton, H. J. Maier, Y. Chumlyakov // Materials Science and Engineering: A. - 2011. - Vol. 528. - P. 2875-2881.

81. Bartova B. Microstructure of precipitates and magnetic domain structure in an annealed Co38Ni33Al29 shape memory alloy / B. Bartova, N. Wiese, D. Schryvers, J. N. Chapman, S. Ignacova // Acta Materialia. - 2008. - Vol. 56. - P. 4470-4476.

82. Sehitoglu H. Shape memory strains and temperatures in the extreme / H. Sehitoglu, L. Patriarca, Y. Wu // Current Opinion in Solid State and Materials Science. -2017. - Vol. 21. - P. 113-120.

83. Бочвар А. А. Основы термической обработки сплавов: Учеб. пособие для ВТУЗов / А. А. Бочвар. - 5-е испр. и доп. изд. - М.; Л.: Металлургиздат, НКЧМ СССР, Гос. научно-техн. изд-во лит. по черной и цветной металлургии, 1940 - 298 с.

84. Кокорин В. В. Мартенситные превращения в неоднородных твердых растворах / В. В. Кокорин - Киев: Наук. думка, 1987. - 165 с.

85. Coughlin D. R. Microstructure-property relationships in a high-strength 51Ni-29Ti-20Hf shape memory alloy / D. R. Coughlin, L. Casalena, F. Yang, R. D. Noebe, M. J. Mills // Journal of Materials Science. - 2016. - Vol. 51. - P. 766-778.

86. Mills S. H. Development of Nickel-Rich Nickel-Titanium-Hafnium Alloys for Tribological Applications / S. H. Mills, R. D. Noebe, C. Dellacorte, B. Amin-Ahmadi, A. P. Stebner // Shape Memory and Superelasticity. - 2020. - Vol. 6. - P. 311-322.

87. Saburi T. Crystal structure and morphology of the metastable X phase in shape memory Ti-Ni alloys / T. Saburi, S. Nenno, T. Fukuda // Journal of the Less Common Metals. - 1986. - Vol. 125. - P. 157-166.

88. Tadaki T. Crystal Structure, Composition and Morphology of a Precipitate in an Aged Ti-51 at%Ni Shape Memory Alloy / T. Tadaki, Y. Nakata, K. Shimizu, K. Otsuka // Transactions of the Japan Institute of Metals. - 1986. - Vol. 27. - P. 731-740.

89. Luo J. Microstructural heterogeneity and texture of as-received, vacuum arc-cast, extruded, and re-extruded NiTi shape memory alloy / J. Luo, J. O. Bobanga, J. J. Lewandowski // Journal of Alloys and Compounds. - 2017. - Vol. 712. - P. 494-509.

90. Luo J. The evolution and effects of second phase particles during hot extrusion and re-extrusion of a NiTi shape memory alloy / J. Luo, W. J. Ye, X. X. Ma, J. O. Bobanga, J. J. Lewandowski // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 735. - P. 1145-1151.

91. Shuitcev A. Precipitation and coarsening kinetics of H-phase in NiTiHf high temperature shape memory alloy / A. Shuitcev, Y. Ren, B. Sun, G. V. Markova, L. Li, Y. X. Tong, Y. F. Zheng // Journal of Materials Science & Technology. - 2022. - Vol. 114. - P. 90-101.

92. Bigelow G. S. Load-biased shape-memory and superelastic properties of a precipitation strengthened high-temperature Ni50.3Ti29.7Hf20 alloy / G. S. Bigelow, A. Garg, S. A. Padula, D. J. Gaydosh, R. D. Noebe // Scripta Materialia. - 2011. - Vol. 64. - P. 725728.

93. Karaca H. E. Effects of nanoprecipitation on the shape memory and material properties of an Ni-rich NiTiHf high temperature shape memory alloy / H. E. Karaca, S. M. Saghaian, G. Ded, H. Tobe, B. Basaran, H. J. Maier, R. D. Noebe, Y. I. Chumlyakov // Acta Materialia. - 2013. - Vol. 61. - P. 7422-7431.

94. Canadinc D. On the deformation response and cyclic stability of Ni50Ti35Hf15 high temperature shape memory alloy wires / D. Canadinc, W. Trehern, H. Ozcan, C. Hayrettin, O. Karakoc, I. Karaman, F. Sun, Z. Chaudhry // Scripta Materialia. - 2017. - Vol. 135. - P. 92-96.

95. Karakoc O. Effects of upper cycle temperature on the actuation fatigue response of NiTiHf high temperature shape memory alloys / O. Karakoc, C. Hayrettin, M. Bass, S. J. Wang, D. Canadinc, J. H. Mabe, D. C. Lagoudas, I. Karaman // Acta Materialia. - 2017. -Vol. 138. - P. 185-197.

96. Салыков С. А. Стереометрическая металлография / С. А. Салыков. - М.: Металлургия, 1976. - 273 с.

97. Zarinejad M. The crystal chemistry of martensite in NiTiHf shape memory alloys / M. Zarinejad, Y. Liu, T. J. White // Intermetallics. - 2008. - Vol. 16. - P. 876-883.

98. Benafan O. Mechanical and functional behavior of a Ni-rich Ni50.3Ti29.7Hf20 high temperature shape memory alloy / O. Benafan, A. Garg, R. D. Noebe, G. S. Bigelow, S. A. Padula, D. J. Gaydosh, N. Schell, J. H. Mabe, R. Vaidyanathan // Intermetallics. - 2014. -Vol. 50. - P. 94-107.

99. Acar E. Characterization of the shape memory properties of a Ni45.3Ti39.7Hf10Pd5 alloy / E. Acar, H. E. Karaca, H. Tobe, R. D. Noebe, Y. I. Chumlyakov // Journal of Alloys and Compounds. - 2013. - Vol. 578. - P. 297-302.

100. Nishida M. High resolution electron microscopy studies of twin boundary structures in B19' martensite in the Ti-Ni shape memory alloy / M. Nishida, K. Yamauchi, I. Itai, H. Ohgi, A. Chiba // Acta Metallurgica et Materialia. - 1995. - Vol. 43. - P. 1229-1234.

101. Zarinejad M. Transformation temperature changes due to second phase precipitation in NiTi-based shape memory alloys / M. Zarinejad, Y. Liu, Y. Tong // Intermetallics. - 2009. - Vol. 17. - P. 914-919.

102. Meng X. L. Effect of aging on martensitic transformation and microstructure in Ni-rich TiNiHf shape memory alloy / X. L. Meng, W. Cai, F. Chen, L. C. Zhao // Scripta Materialia. - 2006. - Vol. 54. - P. 1599-1604.

103. Панченко Е. Ю. Закономерности термоупругих мартенситных превращений, механизмы эффекта памяти формы и сверхэластичности в гетерофазных монокристаллах никелида титана: дис. ... канд. физ.-мат. наук / Е. Ю. Панченко. - Томск, 2004. - 256 с.

104. Hornbuckle B. C. Influence of Hf solute additions on the precipitation and hardenability in Ni-rich NiTi alloys / B. C. Hornbuckle, R. D. Noebe, G. B. Thompson // Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - Vol. 640. - P. 449-454.

105. Shuitcev A. V. Ultra-high temperature shape memory in high-Hf content NiTiHf alloys / A. V. Shuitcev, Q. Z. Li, M. G. Khomutov, L. Li, Y. X. Tong // Journal of Materials Science & Technology. - 2025. - Vol. 209. - P. 124-127.

106. Wu Y. Elastocaloric cooling capacity of shape memory alloys - Role of deformation temperatures, mechanical cycling, stress hysteresis and inhomogeneity of transformation / Y. Wu, E. Ertekin, H. Sehitoglu // Acta Materialia. - 2017. - Vol. 135. - P. 158-176.

107. Панченко Е. Ю. Влияние дисперсных частиц Ti3Ni4 на мартенситные превращения в монокристаллах никелида титана / Е. Ю. Панченко, Ю. И. Чумляков, И. В. Киреева, А. В. Овсянников, Х. Сехитоглу, И. Караман, Г. Майер // ФММ. - 2008. - Т. 106, № 6. - C. 597-603.

108. Hornbogen E. The effect of variables on martensitic transformation temperatures // Acta Metallurgica. - 1985. - Vol. 33. - P. 595-601.

109. Панченко Е. Ю. Закономерности термоупругих мартенситных превращений и механизмы ориентационной зависимости функциональных свойств в монокристаллах однофазных и гетерофазных сплавов с B2(Ll2)-сверхструктурой: дис. ... д-ра физ.-мат. наук / Е. Ю. Панченко. - Томск, 2013. - 453 с.

110. Kovarik L. Structural analysis of a new precipitate phase in high-temperature TiNiPt shape memory alloys / L. Kovarik, F. Yang, A. Garg, D. Diercks, M. Kaufman, R. D. Noebe, M. J. Mills // Acta Materialia. - 2010. - Vol. 58. - P. 4660-4673.

111. Porter D.A. Phase Transformations in Metals and Alloys / D.A. Porter, K.E. Easterling, M. Sherif. - 3rd edn. - Hoboken: CRC Press, 2009. - 538 р.

112. Ataollahi S. Atomistic Simulation of the Effect of H-Phase Precipitate on the Transformation Temperatures and Stress-Induced Phase Transformation in Ni-Rich NiTiHf / S. Ataollahi, M. J. Mahtabi // Shape Memory and Superelasticity. - 2024. - Vol. 10. - P. 189-197.

113. Evirgen A. H-Phase Precipitation and Martensitic Transformation in Ni-rich Ni-Ti-Hf and Ni-Ti-Zr High-Temperature Shape Memory Alloys / A. Evirgen, J. Pons, I. Karaman, R. Santamarta, R. D. Noebe // Shape Memory and Superelasticity. - 2018. - Vol. 4. - P. 85-92.

114. Yu T. H-phase precipitation and its effects on martensitic transformation in NiTiHf high-temperature shape memory alloys / T. Yu, Y. Gao, L. Casalena, P. Anderson, M. Mills, Y. Wang // Acta Materialia. - 2021. - Vol. 208. - Article number 116651. - 15 p. -URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645421000318 (access date: 01.07.2024).

115. Hornbogen E. Microstructure and tensile properties of two binary NiTi-alloys / E. Hornbogen, V. Mertinger, D. Wurzel // Scripta Materialia. - 2001. - Vol. 44. - P. 171— 178.

116. Knowles K. M. The crystallography of the martensitic transformation in equiatomic nickel-titanium / K. M. Knowles, D. A. Smith // Acta Metallurgica. - 1981. -Vol. 29. - P. 101-110.

117. Krishnan M. A novel B19' martensite in nickel titanium shape memory alloys / M. Krishnan, J. B. Singh // Acta Materialia. - 2000. - Vol. 48. - P. 1325-1344.

118. Nishida M. Electron microscopy studies of the martensitic transformation in an aged Ti-51at%Ni shape memory alloy / M. Nishida, C. M. Wayman, A. Chiba // Metallography. - 1988. - Vol. 21. - P. 275-291.

119. Panchenko E. Two-way shape memory effect in ferromagnetic Co35Ni35Al30 single crystals aged under stress / E. Panchenko, Y. Chumlyakov, A. Eftifeeva, H. J. Maier // Scripta Materialia. - 2014. - Vol. 90-91. - P. 10-13.

120. Kockar B. Thermomechanical cyclic response of an ultrafine-grained NiTi shape memory alloy / B. Kockar, I. Karaman, J. I. Kim, Y. I. Chumlyakov, J. Sharp, C.-J. (Mike) Yu // Acta Materialia. - 2008. - Vol. 56. - P. 3630-3646.

121. Kaya I. Effects of orientation on the shape memory behavior of Ni51Ti49 single crystals / I. Kaya, H. E. Karaca, M. Souri, Y. Chumlyakov, H. Kurkcu // Materials Science and Engineering: A. - 2017. - Vol. 686. - P. 73-81.

122. Atli K. C. Improvement in the Shape Memory Response of Ti505Ni245Pd25 High-Temperature Shape Memory Alloy with Scandium Microalloying / K. C. Atli, I. Karaman, R. D. Noebe, A. Garg, Y. I. Chumlyakov, I. V. Kireeva // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2010. - Vol. 41. - P. 2485-2497.

123. Evirgen A. Effect of precipitation on the microstructure and the shape memory response of the Ni503Ti297Zr20 high temperature shape memory alloy / A. Evirgen, I. Karaman, R. D. Noebe, R. Santamarta, J. Pons // Scripta Materialia. - 2013. - Vol. 69. - P. 354-357.

124. Evirgen A. Role of nano-precipitation on the microstructure and shape memory characteristics of a new Nis0.3Ti34.7Zr15 shape memory alloy / A. Evirgen, I. Karaman, J. Pons,

R. Santamarta, R. D. Noebe // Materials Science and Engineering: A. - 2016. - Vol. 655. -P. 193-203.

125. Gabry B. Thermodynamic modeling of the recovery strains of sputter-deposited shape memory alloys Ti-Ni and Ti-Ni-Cu thin films / B. Gabry, C. Lexcellent, V. H. No, S. Miyazaki // Thin Solid Films. - 2000. - Vol. 372. - P. 118-133.

126. Hamilton R. F. Stress dependence of the hysteresis in single crystal NiTi alloys / R. F. Hamilton, H. Sehitoglu, Y. Chumlyakov, H. J. Maier // Acta Materialia. - 2004. - Vol. 52. - P. 3383-3402.

127. Kim H. Y. Cold workability and shape memory properties of novel Ti-Ni-Hf-Nb high-temperature shape memory alloys / H. Y. Kim, T. Jinguu, T. Nam, S. Miyazaki // Scripta Materialia. - 2011. - Vol. 65. - P. 846-849.

128. Ezaz T. Plastic deformation of NiTi shape memory alloys / T. Ezaz, J. Wang, H. Sehitoglu, H. J. Maier // Acta Materialia. - 2013. - Vol. 61. - P. 67-78.

129. Sehitoglu H. Detwinning in NiTi Alloys / H. Sehitoglu, R. Hamilton, D. Canadinc, X. Y. Zhang, K. Gall, I. Karaman, Y. Chumlyakov, H. J. Maier // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2003. - Vol. 34. - P. 5-13.

130. Salzbrenner R. J. On the thermodynamics of thermoelastic martensitic transformations / R. J. Salzbrenner, M. Cohen // Acta Metallurgica. - 1979. - Vol. 27. - P. 739-748.

131. Ефтифеева А. С. Влияние старения в аустенитном и мартенситном состояниях под нагрузкой на термоупругие B2-L10 мартенситные превращения и функциональные свойства монокристаллов сплава CoNiAl: дис. ... канд. физ.-мат. наук / А. С. Ефтифеева. - Томск, 2021. - 178 с.

132. Zhang J. Dislocation induced strain glass in Ti50Ni45Fe5 alloy / J. Zhang, D. Xue, X. Cai, X. Ding, X. Ren, J. Sun // Acta Materialia. - 2016. - Vol. 120. - P. 130-137.

133. Shuitcev A. Internal friction in Ti29.7Ni50.3Hf20 alloy with high temperature shape memory effect / A. Shuitcev, L. Li, G. V. Markova, I. S. Golovin, Y. X. Tong // Materials Letters. - 2020. - Vol. 262. - Article number 127025. - 3 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X1931657X (access date: 01.07.2024).

134. Particle strengthening of metals and alloys / E. Nembach. - John Wiley & Sons, 1997. - 285 p.

135. Belyaev S. Influence of chemical composition of NiTi alloy on the martensite stabilization effect / S. Belyaev, N. Resnina, E. Iaparova, A. Ivanova, T. Rakhimov, V. Andreev // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - Vol. 787. - P. 1365-1371.

136. Belyaev S. Martensite stabilisation effect in Ni-rich NiTi shape memory alloy with different structure and martensitic transformations / S. Belyaev, N. Resnina, T. Rakhimov, V. Andreev // Sensors and Actuators A: Physical. - 2020. - Vol. 305. - Article number 111911. - 7 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424719318837 (access date: 01.07.2024).

137. Belyaev S. Damage of the martensite interfaces as the mechanism of the martensite stabilization effect in the NiTi shape memory alloys / S. Belyaev, N. Resnina, I. Ponikarova, E. Iaparova, T. Rakhimov, A. Ivanova, N. Tabachkova, V. Andreev // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 921. - Article number 166189. - 9 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838822025804 (access date: 01.07.2024).

138. Chen X. Tension-Compression asymmetry of single-crystalline and nanocrystalline NiTi shape memory alloy: An atomic scale study / X. Chen, W. Chen, Y. Ma, Y. Zhao, C. Deng, X. Peng, T. Fu // Mechanics of Materials. - 2020. - Vol. 145. -Article number 103402. - 17 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016766361930167X (access date: 01.07.2024).

139. Kockar B. A method to enhance cyclic reversibility of NiTiHf high temperature shape memory alloys / B. Kockar, I. Karaman, J. I. Kim, Y. Chumlyakov // Scripta Materialia. - 2006. - Vol. 54. - P. 2203-2208.

140. Umale T. The effects of wide range of compositional changes on the martensitic transformation characteristics of NiTiHf shape memory alloys / T. Umale, D. Salas, B. Tomes, R. Arroyave, I. Karaman // Scripta Materialia. - 2019. - Vol. 161. - P. 78-83.

141. Karakoc O. Role of microstructure on the actuation fatigue performance of Ni-Rich NiTiHf high temperature shape memory alloys / O. Karakoc, C. Hayrettin, A. Evirgen, R. Santamarta, D. Canadinc, R. W. Wheeler, S. J. Wang, D. C. Lagoudas, I. Karaman // Acta Materialia. - 2019. - Vol. 175. - P. 107-120.

142. Liu Y. The concern of elasticity in stress-induced martensitic transformation in NiTi / Y. Liu, H. Yang // Materials Science and Engineering: A. - 1999. - Vol. 260. - P. 240-245.

143. Toth L. Z. Acoustic Emission Characteristics and Change the Transformation Entropy after Stress-Induced Martensite Stabilization in Shape Memory Ni53Mn25Ga22 Single Crystal / L. Z. Toth, L. Daroczi, E. Panchenko, Y. Chumlyakov, D. L. Beke // Materials. - 2020. - Vol. 13. - Article number 2174. - 10 p. - URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/13/9/2174 (access date: 01.07.2024).

144. The Behavior Of Structures Composed Of Composite Materials / R. L. Sierakowski, J. R. Vinson (eds.). - Dordrecht: Springer Netherlands, 2008. - 323 p.

145. Akamine H. Where and when are dislocations induced by thermal cycling in Ti-Ni shape memory alloys? / H. Akamine, A. Heima, Y. Soejima, M. Mitsuhara, T. Inamura, M. Nishida // Acta Materialia. - 2023. - Vol. 244. - Article number 118588. - 12 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S 1359645422009636 (access date: 01.07.2024).

146. Sidharth R. Fatigue and fracture of shape memory alloys in the nanoscale: An in-situ TEM study / R. Sidharth, J. C. Stinville, H. Sehitoglu // Scripta Materialia. - 2023. -Vol. 234. - Article number 115577. - 7 p. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S 1359646223003019 (access date: 01.07.2024).

147. Amin-Ahmadi B. Coherency strains of H-phase precipitates and their influence on functional properties of nickel-titanium-hafnium shape memory alloys / B. Amin-Ahmadi, J. G. Pauza, A. Shamimi, T. W. Duerig, R. D. Noebe, A. P. Stebner // Scripta Materialia. - 2018. - Vol. 147. - P. 83-87.