Direct transmission electron microscopy observations of martensitic transformations in Ni-rich NiTi single crystals during in situ cooling and straining

0324851 - ÚFM 2009 RIV CH eng J - Journal Article
Kröger, A. - Dziaszyk, S. - Frenzel, J. - Somsen, Ch. - Dlouhý, Antonín - Eggeler, G.
Direct transmission electron microscopy observations of martensitic transformations in Ni-rich NiTi single crystals during in situ cooling and straining.
[Přímá pozorování martenzitických transformací metodou transmisní elektronové mikroskopie Ni-bohatých monokrystalů NiTi během in-situ chlazení a deformace.]
Materials Science and Engineering A Structural Materials Properties Microstructure and Processing. Roč. 481, Sp. Iss. (2008), s. 452-456. ISSN 0921-5093. E-ISSN 1873-4936.
[ESOMAT 2006. Bochum, 10.09.2006-15.09.2006]
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20410507
Keywords : In situ TEM * NiTi single crystal * Martensitic transformations
Subject RIV: BM - Solid Matter Physics ; Magnetism
Impact factor: 1.806, year: 2008

We investigate martensitic transformations using transmission electron microscopy (TEM) in compression aged Ni-rich NiTi single crystals with one family of Ni4Ti3 precipitates. Differential scanning calorimetry (DSC) investigations show that a threestep martensitic transformation (three DSC peaks on cooling from the high temperature regime) can be observed for aging times of 4 ks. In situ cooling TEM investigations reveal that the first peak on cooling is associated with a transformation from B2 to R-phase, starting from all precipitate/matrix interfaces. On further cooling, the B19'-phase appears and grows along precipitate/matrix interfaces (second step). With further decreasing temperature, the remaining R-phase between the precipitates transforms to B19' (third peak). In situ TEM straining experiments of B2 above the martensitic start temperature reveal that first some microstructural regions directly transform in microscopic burst like events from B2 to B19'.

Metodou transmisní elektronové mikroskopie (TEM) byly studovány martenzitické transformace v monokrystalech Ni-bohaté slitiny NiTi, která po stárnutí za asistence napětí vykazovala pouze jednu variantu částic Ni4Ti3. Kalorimetrická měření prokázala, že vzorky pro časy stárnutí přesahující 4ks transformují mezi fázemi B2 a B19’ ve třech stádiích. In-situ chlazení v TEM vedlo k závěru, že první stádium odpovídá transformaci B2 – R, která je zahájena na mezifázových rozhraních B2 - Ni4Ti3 a pokračuje do B2 matrice. Během dalšího chlazení dochází k růstu jehlic fáze B19’ podél rozhraní matrice částice. Tento transformační proces je interpretován jako druhé transformační stádium. Ve třetím stádiu pak martenzitická fáze B19’ vyplní doposud netransformované oblasti mezi částicemi. Během in-situ deformačních experimentů při teplotách nad Ms bylo pozorováno, že oblasti matrice B2 transformují impulzivním způsobem přímo do fáze B19’ bez zřetelného přechodu přes mezifázi typu R.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0172451