Przejdź do treści

Micromechanical Characterization of 10 MeV High-Energy Fe+ Ion-Irradiated NiTi SMA in Two-Direction Nanoindentation Tests

Celem niniejszego badań jest analiza umocnienia, właściwości superelastycznych oraz mikrostruktury stopu z pamięcią kształtu NiTi (Shape Memory Alloy, SMA) po napromienianiu jonami Fe⁺ o wysokiej energii 10 MeV, przy poziomach uszkodzeń wynoszących 1,2 oraz 6,0 d.p.a. (displacement per atom). Na podstawie obliczeń wykonanych z użyciem programu Stopping and Range of Ions in Matter (SRIM), analiz spektrometrii mas jonów wtórnych (Secondary Ion Mass Spectroscopy, SIMS) oraz obrazowania metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (Transmission Electron Microscopy, TEM) stwierdzono powstanie warstwy napromienionej o grubości około 3 µm charakteryzującej się strukturą amorficzną; maksymalne wartości poziomu uszkodzeń oraz stężenia jonów Fe⁺ występowały odpowiednio na głębokościach 2,4 µm i 2,7 µm. Odpowiedź mechaniczna materiału została scharakteryzowana za pomocą dwukierunkowych testów nanoindentacyjnych, prowadzonych równolegle i prostopadle do kierunku wiązki jonowej. Nanoindentacja przekrojowa wykazała, że maksymalne umocnienie odpowiada obszarowi o maksymalnej koncentracji jonów Fe⁺; największą twardość zaobserwowano na głębokości 2,7 µm dla obu poziomów d.p.a. Zmiany właściwości superelastycznych występowały w warstwie amorficznej, w której transformacja fazowa B2–B19′ została zahamowana. Wykazano, że nanoindentacja przekrojowa stanowi odpowiednią metodę do wyznaczania subtelnych zmian właściwości mechanicznych materiału w obszarach przypowierzchniowych. Umożliwia ona również korelację właściwości materiałowych i mikrostruktury w wybranym punkcie niejednorodnej warstwy napromienionej z lokalnym poziomem uszkodzeń radiacyjnych lub stężeniem jonów. Ma to istotne znaczenie dla rozwoju stopów z pamięcią kształtu oraz ich zastosowań w technologiach jądrowych.

Artykuł:

Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science

Autorzy z PW:

Witold Chromiński

Rok wydania: