بررسی خواص ترموالاستيكی مارتنزيت

صفحه 1:
۰ ‏مر‎ ‎es ee ‏کر ریا‎ Suysel eau 

صفحه 2:
Possible positions of Carbon atoms ۱ 99 Reale ec i Nes | Martensite فق كا 4 توف Se | 1 0 i fer \ CON eee a eee Ee ed 

صفحه 3:
Bain model 62 Builborespondence for the a >a! transformation. Possible interstitial or carbon ae shown by croses, To obtain athe Unt cell's contacted about mn fhe axis and expanded about 125% on the # kes. (cen ‏م1‎ ‎robes ‎]122(: 

صفحه 4:
on c axis of BCT “BCT a-axis 1 04 08 12 Weight percent carbon in martensite (b) Figure 11.25 (a) The unit cell of BCT martensite is related to the FCC austenite unit cell. (b) As the percentage of carbon ‏وت یا یاو نت وتیل‎ ee ‏لاط عع1ا8‎ eee lola) Ee CMC Cide Cel Eee em Meu etal ty more pronounced. 

صفحه 5:
نکته اصلی مدل بین مینیمم انتقال با حرکت اتمی در حین استحاله می باشد اتم ها تنها کسری از فاطله بین اتمی حرکت می کنند مقدار مارتنزیت تولید شده تابع زمان نیست بلکه ففط تابع زمان است استحاله غير نفوذى يا ۱ 000۱۱ ۱۳| طولانى نفوذى صورت نمى كيرد. ار ترکیب شیمیایی تغیبر نخواهد کرد 

صفحه 6:
:انواع مارتنزيت ‎oe‏ ‎<1.0C 0‏ ۱ ۲ ع0 0 مارتئزيت مختلط9/0.6 2 00>1.0< 

صفحه 7:
تعريف: أدرتدماى كمَتر از وآلاأننبا كاهش:دما كريستال_هائ/] ألا]رشد كرده لقا متكا كة با رسيدن به اندازه اى مشخص»ء مجموع كاهش در انركتى آزاد حرارتى و ‎C= ene ie‏ ا ل ا ا 0 رشد متوقف مى شود . لين تعادل بين لثر حرارتى و الاستيكى را خاصيت ترمو الاش ۳ هركاه اين تعادل حرارتى توسط سرد يا كرم كردن قطعه و يا اعمال نيروى ‎ae a‏ ل ا ا ۱ اس کیت یار ل ل تر ل 6 وال ‎(THERMOELASTIC)‏ آن گویند: 

صفحه 8:
در خاصیت ترمو الاستیک از انرژی فصل مشترک و انرژی لازم برای تغیر شکل پلاستیک صرف نظر می شود لو زر را ‎ESE pee eames AL age ares‏ کوهیرنسی یا تطابق بالایی بین فاز مادر و مارتنزیت وجود داشته باشد. اگر فاز مادر یک ساختار منظم باشد این فرض منطقی است. 7 Sy ‏خاصيت ترموالاستيك مارتنزيت‎ ‏پایه اثر حافظه داري است‎ تصاویر مشابهي براي اعمال بار به دست خواهد آمد 

صفحه 9:
100 ۰۰ 0 Temperature °C منحني هیسترزیس [ل۳۵۱ و 00 نار 

صفحه 10:
Shape Memory مارتئزيت تغيير شكل يافته: با حرات دادن مي تواند به آستنیت تبدیل 

صفحه 11:
TO=1/2(A,+MS) 62 ۸6۰ ۷ - 0 1 ۱ 7 2 ۸0۷ ۰ - 0 1, Ay 3 میزان و گستره -,1 ,]را 51106700011110 و ۲-یشرا ‎superheating‏ تن كولعد در بعضی از آلیاژها ,۸/< »۷ بنابراین نمی توان از فورمول:۱ استفاده کرد در استحاله های مارتنزیتی ترموالاستیکاولین"کریستال های مارتنزیتی تولید شده ‎ene ie‏ اه 

صفحه 12:
۹ 2 M; My MiTo To. Temperature rate Dare A;> T, >M,> A,;>T)’ >M, Temperature 3 a 

صفحه 13:
0 ‏ا‎ cuore rimrenver- le peep scp Par) ven CREST ON aN Beep ee ipoeme e+ ses Cony ‏م‎ ESE) نخواهد شد.به هنكام استحاله معكوس نيز دانه ها ى مارتنزيتئ كواجكتر ثمى شوند ‎ee‏ ل ا ل 0 هردو ۵ ۲۲۴۶ همراه با جوانه زنی و رشد است ۸06۳ ۲-۲ ۷۲ 

صفحه 14:
Ee PEP : ۳ 1۷ ‏برای استحاله‎ AG? M= Ag? ™+6(Ag,,)P™+ Ag? ™ در استحاله ط ۷ : ۸۳ ‏سر دان ل رو امرك‎ var NG ‏ك2‎ EI een AN ‏(م,0 ۸۸) 0 فولشنرژع] زاد غیرشیمیا ین رو تیک همرلم باستحا اه‎ ‏ترموالاستیکک‎ ‏ایی‌که از رشد یالنقباضو یا خلقو حذفک ریستا(ها ی مارتنزیت‎ 3: Ag, ‏جاو گبریمی نمایند‎ 

صفحه 15:
T=M, Ag,.=0 ‎Ag,=0‏ بش1 ‎۲-۸ ۸0۷۲۰ -0 ‎۸ Ag? ™(T)= - Ag,™(T) ‎AtT=T, Ag, ™= AGP M=0 At T=T,’ AG P=0 ‎6(Ag,,.)?™(T) = 6(Ag,,)™ °(T) ‏و۸‎ ۰۶ ۸:۲۲ ۵ 

صفحه 16:
رشد كريستال هاى مارتنزيتى در تعادل بين انرثى شيميايى و انرى كرنشى اليك 7۳9 ‎tse eee‏ ا ‎A G=4/3nr’cAg,,+4/3nre?A+2nr6‏ رف (,0- ۵/0/۲ لنرئیک رتش -لاستیک در صورتی که رشد شعاعی مارتنزیت با مانع روبه رو شود: ‎J9A G/aC)=0 Ag,,+2 Agel=0A ‎RES yyy fey cy wees nea Pee ea) ape a ‏شيميايى برسد رشد متوقف مى شود.‎ ‎ 

صفحه 17:
ردس ار را ‎Le Se ye iele CeCe nS) meses ne sor)‏ 7 است ۸0,۲2 ۵0 ۲ هر عاملی که 0 را افزایش دهد باعت بزرگتر شدن هیسترزیس,خواهد شد. تغيير شكل يلاستيك باعث افزايش جكالى نابجايى ودر نتيجه افزايش تنش اصطکاکی فصل مشترک می شود. که ل ‎ee‏ ‎jamming‏ و وک فصن رمشتررک ‎eI‏ کر که این عامل از برگشت پذیری حرکت فصل مشترک جلوگیری میکند 

صفحه 18:
کزادل مرثر بر حاصیت ‎Sepp‏ رترب ‎coer aa‏ ‎a ere eee nC aS Oe)‏ تر * منظم شدن(9 06711 07): با محدود کردن لغزش یعنی کاهش تغییر فرم پلاستیک باعث بهبود خاصیت ترموالاستیکی می شود سر دسر ۴ مکانیزم های استحکام دهی: به طور کلی مکانیزم های استحکام دهی از آنجا که 0 را افزایش می دهند لغزش ۱ ie Ce ‏خاصیت ترموالاستیکی می شود.‎ 

صفحه 19:
۱ LIRR RE ‏ل ا‎ ee Caney | ra] هاى اوليه آنها 80000 اسّت 0 24 mp eS eos agers Pay Bea ‏ا ا ل ل ا ل‎ oh Ox Ce 0 ‏ل ل لل‎ conaneer DS 5 a) unit cell © {®) (110) plane ۶ the (10) plane ‘and below the plane in) Crystal Structure of a FesAl-type DO, Superlattice (B, Parent Phase) (ine Ay and By planes are alternately stacked) 

صفحه 20:
ore ae ‏ا ا ل ل ا‎ Ogi ar ese] .)110( ‏شكل صفحات(110 ) و يك برش در جهت [110] صفحه‎ 0 0 ‏ل‎ ae ‏ا‎ CEILI Fy Po ‏ی‎ ا 0 5 oc ۱ (©) the (110) plane (2) unit cell ‏و19‎ 0 ee aii the plane in (b) ‘CrystaP Structure of a CsCl-type B2 Superlattice (f. Parent Phase) the A. and B, (110) planes are alternately stacked). 

صفحه 21:


بررسي خواص ترمواالستيكي مارتنزيت Martensite  (FCC) Quench  ' (BCT)   0.8%C 0.8%C Possible positions of Carbon atoms Only a fraction of the sites occupied FCC Austenite C along the c-axis obstructs the contractio FCC Austenite Alternate choice of Cell In Pure Fe after Tetragonal 20% contraction of c-axis Martensitethe Matensitic transformati 12% expansion of a-axis c=a Austenite to Martensite → 4.3 % volume increase Refer Fig.9.11 in textbook Bain model  Orientation relationships in the Bain model are: (111) <=> (011)’ [101] <=> [111]’ [110] <=> [100]’ [112] <=> [011]’ ©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license. Figure 11.25 (a) The unit cell of BCT martensite is related to the FCC austenite unit cell. (b) As the percentage of carbon increases, more interstitial sites are filled by the carbon atoms and the tetragonal structure of the martensite becomes more pronounced.  ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ نكته اصلي مدل بين مينيمم انتقال يا حركت اتمي در حين استحاله مي باشد اتم ها تنها كسري از فاطله بين اتمي حركت مي كنند مقدار مارتنزيت توليد شده تابع زمان نيست بلكه فقط تابع زمان است استحاله غير نفوذي يا DIFFUSIONLESSاست به اين معني كه در فواصل طوالني نفوذي صورت نمي گيرد. استحاله توسط برش انجام مي گيرد تركيب شيميايي تغيير نخواهد كرد :انواع مارتنزيت مارتنزيت بشقابي()PLATE مارتنزيت اليه اي()LATH مارتنزيت مختلط%0.6 فاز مارتنزيت در SMA معموال بشقابي است % >1.0 C ‏C<0.6% <C<1.0 خصوصيات و و‍‍يژگي هاي كلي تعريف: در دماي كمتر از ،MSبا كاهش دما كريستال هاي Mرشد كرده تا هنگامي كه با رسيدن به اندازه اي مشخص ،مجموع كاهش در انرژي آزاد حرارتي و افزايش در انرژي آزاد االستيك غير شHHيميايي بHHه يHHك مقHHدار ميHHنيمم برسHHد ؛ رشHHد متوقف مي شود .اين تعادل بين اثر حرارتي و االسHHHتيكي را خاصHHHيت ترمHHHو االستيكي گویند هرگاه اين تعادل حرارتي توسط سرد يا گرم كردن قطعHHHHه و يا اعمال نHHHHيروي خارجي به هم بخورد ،دانه هاي مارتنزيتي رشد كرده و يا از بين مي رونHHد اين خاصHHHHHHيت از اسHHHHHHتحاله مارتنزيتي را خاصHHHHHHيت ترمواالسHHHHHHتيك ( )THERMOELASTICآن گويند. در خاصيت ترمو االستيك از انرژي فصل مشترك و انرژي الزم براي تغير شكل پالستيك صرف نظر مي شود اين فرض زماني منطقي است كه تغيير ساختار و به تبع آن تغيير حجم كوچك باشد و كوهيرنسي يا تطابق بااليي بين فاز مادر و مارتنزيت وجود داشته باشد .اگر فاز مادر يك ساختار منظم باشد اين فرض منطقي است. خاصيت ترمواالستيك مارتنزيت پايه اثر حافظه داري است تصاوير مشابهي براي اعمال بار به دست خواهد آمد منحني هيسترزيس FeNiو AuCd Shape Memory مارتنزيت تغيير شكل يافته با حرات دادن مي تواند به آستنيت تبديل شود )T0=1/2(Af+MS ‏ ‏ ‏ ‏ 1 ‏T=T0 2 ‏T=T0 =0 ‏ΔG P ‏M )T0’=1/2(As+Mf =0 ‏P ‏ΔG M ’ ‏ ميزان و گستره Ms T0 -را supercoolingو AS-Msرا superheatingمي گويند ‏ در بعضي از آلياژها MS>ASبنابراين نمي توان از فورمول 1استفاده كرد در استحاله هاي مارتنزيتي ترمواالستيك،اولين كريستال هاي مارتنزيتي توليد شده آخرين كريستال هايي خواهند بود كه به فاز مادر تبديل مي شوند. ‏ استحاله مارتنزيتي نوع 1 >Af> AS> T0 >T0’ >MS ‏Mf استحاله مارتنزيتي نوع 2 ‏Af> T0 >MS> Af >T0’ >Mf در آلیاژها كه استحاله مارتنزيتي خاصيت ترمواالستيكي ندارد ،كريستال هاي مارتنزيت سريعا به اندازه نهايي خود مي رسند و با كاهش بيشتر دما بزرگتر نخواهد شد.به هنگام استحاله معكوس نيز دانه ها ي مارتنزيتي كوچكتر نمي شوند .بلكه سريعا به فاز مادر تبديل مي شوند هردو m pهمراه با جوانه زني و رشد است ‏ΔGP M= ΔGM P ترموديناميك استحاله براي استحاله : P M ‏m ‏ΔG P M= Δgcp m+δ(Δgnc)p m+ ΔgSp در استحاله : M P +δ(Δgnc)m p + Δgc m p ‏p ‏ΔGm P = Δgc m : Δgcتغيير در انرژي آزاد شيميايي ):δ(Δgncافزايش انرژي آزاد غيرشيميايي(انرژي االستيك همراه با استحاله ترمواالستيك) : Δgcنيروهايي كه از رشد يا انقباض و يا خلق و حذف كريستال ها ي مارتنزيت جلوگيري مي نمايند. T=MS T=AS T=Af At T At T=T0 At T=T0’ ∆gel=0 ∆gc=0 ΔG M P = 0 Δgcp m(T)= - Δgc m p(T) Δgcp m= ΔGP M=0 ΔGM P=0 δ(Δgnc)p m(T) = δ(Δgnc)m p(T) ΔgSp m= ΔgS m p= ΔgS رشد كريستال هاي مارتنزيتي در تعادل بين انرژ‍‍ي شيميايي و انرژي كرنشي االستيك متوقف مي شود تغيير در انرژي آزاد جوانه زني مارتنزيت: ∆ G=4/3лr2c∆gch+4/3лrc2A+2лr2δ :δانرژي فصل مشترك :∆Ac/r =gelانرژي كرنش االستيك در صورتي كه رشد شعاعي مارتنزيت با مانع روبه رو شود: ∆∆gch+2 ∆gel=0 (∂ ∆ G/∂C)=0 يعني زماني كه انرژي كرنشي االستيك بر واحد حجم به نصف انرژي محركه شيميايي برسد رشد متوقف مي شود. وجود تنش اصطكاكي تحرك فصل مشترك را كم مي كند ميزان نيروي الزم براي غلبه بر اين نيرو برابر با مقدار كار انجام شده برگشت ناپذير است ∆gch+2 ∆gel=σ0 λT هر عاملي كه σ0را افزايش دهد باعث بزرگتر شدن هيسترزيس خواهد شد. تغيير شكل پالستيك باعث افزايش چگHHHHالي نابجايي ودر نتيجHHHHه افزايش تنش اصHHHطكاكي فصHHHل مشHHHترك مي شHHHود .كHHHه بHHHه علت در هم تنيHHHدگي يا dislocation jammingحركت فصل مشترك متوقف مي شHHود .كHHه اين عامل از برگشت پذيري حركت فصل مشترك جلوگيري ميكند عوامل موثر بر خاصيت ترمواالستيكي مارتنزيت ‏ مدول برشي(:)E مدول برشي كمتر تطابق االستيكي بيشتر ‏ منظم شدن(:)ordering ‏ مكانيزم هاي استحكام دهي: برگشت پذيري بيشتر با محدود كردن لغزش يعني كاهش تغيير فرم پالستيك باعث بهبود خاصيت ترمواالستيكي مي شود سهولت استحاله با منظم شدن تغييري نمي كند به طور كلي مكانيزم هاي استحكام دهي از آنجا كه σ0را افزايش مي دهند لغزش مشكلتر كرده و به تبع تغيير شكل پالستيك كمتر خواهد شد از اين رو باعث بهبود خاصيت ترمواالستيكي مي شود. خصوصيات كريستالوگرافي اغلب آلياژهايي كه خاصيت ترمو االستيك دارند داراي يك ابر ساختار بوده و معموال شبكه هاي اوليه آنها BCCاست در آلياژهايي با ساختار نامنظم ( ( FePd, InTl,MnCu,Fe3Ptفازهاي مادر FCCمي باشند اگر اين 4آلياژ را استثنا كنيم دربقيه آلياژهاي حافظه دار فاز مادر داراي ابر شبكه BCCمي باشند كه آنها را آلياژهاي فاز βمي شناسند استحاله هاي مارتنزيتي كه در فاز βاتفاق مي افتد اساسا ناشي از تغيير شكل صفحات( ) 110و يك برش در جهت [ ]110صفحه (.)110 آلياژهاي فاز βكه داراي تركيب 50-50مي باشند ساختاري شبيه CsCl دارند را با β2نشان مي دهيم آلياژهاي فاز βبا تركيب 25-75و ساخنار منظم را با β1نشان مي دهيم