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Dissertations / Theses on the topic 'Martensitic transformations'
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Gao, Yipeng. "Transformation Pathway Network Analysis for Martensitic Transformations." The Ohio State University, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1385978073.
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Barrera, Noemi. "Intermittency in reversible martensitic transformations." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22562/document.
Full textAbstract:
Les Transformation Martensitiques (TM) sont des transitions du premier ordre entre des phases cristallines qui caractérisent une classe intéressante de matériaux intelligents, les Alliages à Mémoire de Forme (AMF). Ces alliages métalliques furent découverts dans les années 1930 environ. Ils sont surtout intéressants car ils combinent deux effets particuliers : l'effet de mémoire de forme et la pseudo-élasticité. L'effet mémoire de forme consiste à mémoriser une configuration particulière et la retrouver après des cycles thermiques ou mécaniques. La Pseudo-Elasticité consiste à rejoindre des niveaux de déformation très grands qui sont, en général, plus typiques du caoutchouc que des métaux. Dans cette thèse, nous avons traité la caractérisation des transformations martensitiques en analysant des points de vue différents. La compréhension du fonctionnement des AMFs est fondamentale pour plusieurs types d'applications industrielles. Elle constitue encore un domaine de recherche très ouvert. (...)This thesis deals with the characterization of Martensitic Transformations (MT) that are first order phase transitions among different solid states with different crystalline structures. These transitions are at the basis of the behavior of a class of smart materials, called Shape Memory Alloys (SMA). This work combines an experimental study of a mechanically-induced martensitic transformation in a Cu-Al-Be single crystal and a macroscopic model for the reproduction of permanent effects in cyclic temperature-induced and stress-induced transitions. From the experimental point of view, the novelties are in the device that has been built and used for the test and in the full-field measurement technique at the basis of the data treatment. The especially designed gravity-based device allows for a uni-axial and uni-directional tensile test with slow loading rates. Simultaneously, the full-field measurement technique, known as grid method, provides high-resolution two-dimensional strain maps during all the transformation. With all the data collected during the test, we characterize for the first time the two-dimensional strain intermittency in a number of ways, showing heavy-tailed distributions for the strain avalanching over almost six decades of magnitude. In parallel, we develop a macroscopic mathematical model for the description of fatigue and permanent effects in several kinds of martensitic transformations. We show an easy way to calibrate the model parameters in the simple one-dimensional case. Moreover, we compare the numerical results with experimental data for different tests and specimens and obtain a good qualitative agreement
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Ma, Xiao. "Topological modelling of martensitic transformations in crystalline materials." Thesis, University of Liverpool, 2007. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.440851.
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4
Della, Porta Francesco M. G. "Selection mechanisms for microstructures and reversible martensitic transformations." Thesis, University of Oxford, 2018. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:085f0e90-6d07-4cb6-9bb9-13517de1b65e.
Full textAbstract:
The work in this thesis is inspired by the fabrication of Zn45Au30Cu25. This is the first alloy undergoing ultra-reversible martensitic transformations and closely satisfying the cofactor conditions, particular conditions of geometric compatibility between phases, which were conjectured to influence reversibility. With the aim of better understanding reversibility, in this thesis we study the martensitic microstructures arising during thermal cycling in Zn45Au30Cu25, which are complex and different in every phase transformation cycle. Our study is developed in the context of continuum mechanics and nonlinear elasticity, and we use tools from nonlinear analysis. The first aim of this thesis is to advance our understanding of conditions of geometric compatibility between phases. To this end, first, we further investigate cofactor conditions and introduce a physically-based metric to measure how closely these are satisfied in real materials. Secondly, we introduce further conditions of compatibility and show that these are nearly satisfied by some twins in Zn45Au30Cu25. These might influence reversibility as they improve compatibility between high and low temperature phases. Martensitic phase transitions in Zn45Au30Cu25 are a complex phenomenon, especially because the crystalline structure of the material changes from a cubic to a monoclinic symmetry, and hence the energy of the system has twelve wells. There exist infinitely many energy-minimising microstructures, limiting our understanding of the phenomenon as well as our ability to predict it. Therefore, the second aim of this thesis is to find criteria to select physically-relevant energy minimisers. We introduce two criteria or selection mechanisms. The first involves a moving mask approximation, which allows one to describe some experimental observations on the dynamics, while the second is based on using vanishing interface energy. The moving mask approximation reflects the idea of a moving curtain covering and uncovering microstructures during the phase transition, as appears to be the case for Zn45Au30Cu25, and many other materials during thermally induced transformations. We show that the moving mask approximation can be framed in the context of a model for the dynamics of nonlinear elastic bodies. We prove that every macroscopic deformation gradient satisfying the moving mask approximation must be of the form 1 + a(x) ⊗ n(x), for a.e. x. With regards to vanishing interface energy, we consider a one-dimensional energy functional with three wells, which simplifies the physically relevant model for martensitic transformations, but at the same time highlights some key issues. Our energy functional admits infinitely many minimising gradient Young measures, representing energy-minimising microstructures. In order to select the physically relevant ones, we show that minimisers of a regularised energy, where the second derivatives are penalised, generate a unique minimising gradient Young measure as the perturbation vanishes. The results developed in this thesis are motivated by the study of Zn45Au30Cu25, but their relevance is not limited to this material. The results on the cofactor conditions developed here can help for the understanding of new alloys undergoing ultra-reversible transformations, and as a guideline for the fabrication of future materials. Furthermore, the selection mechanisms studied in this work can be useful in selecting physically relevant microstructures not only in Zn45Au30Cu25, but also in other materials undergoing martensitic transformations, and other phenomena where pattern formation is observed.
5
Dean, Christopher. "Crystallography of transformation mechanisms in inorganic compounds /." Title page, contents and abstract only, 1986. http://web4.library.adelaide.edu.au/theses/09PH/09phd281.pdf.
Full text
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Yeddu, Hemantha Kumar. "Martensitic Transformations in Steels : A 3D Phase-field Study." Doctoral thesis, KTH, Metallografi, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-95316.
Full textAbstract:
Martensite is considered to be the backbone of the high strength of many commercial steels. Martensite is formed by a rapid diffusionless phase transformation, which has been the subject of extensive research studies for more than a century. Despite such extensive studies, martensitic transformation is still considered to be intriguing due to its complex nature. Phase-field method, a computational technique used to simulate phase transformations, could be an aid in understanding the transformation. Moreover, due to the growing interest in the field of “Integrated computational materials engineering (ICME)”, the possibilities to couple the phase-field method with other computational techniques need to be explored. In the present work a three dimensional elastoplastic phase-field model, based on the works of Khachaturyan et al. and Yamanaka et al., is developed to study the athermal and the stress-assisted martensitic transformations occurring in single crystal and polycrystalline steels. The material parameters corresponding to the carbon steels and stainless steels are considered as input data for the simulations. The input data for the simulations is acquired from computational as well as from experimental works. Thus an attempt is made to create a multi-length scale model by coupling the ab-initio method, phase-field method, CALPHAD method, as well as experimental works. The model is used to simulate the microstructure evolution as well as to study various physical concepts associated with the martensitic transformation. The simulation results depict several experimentally observed aspects associated with the martensitic transformation, such as twinned microstructure and autocatalysis. The results indicate that plastic deformation and autocatalysis play a significant role in the martensitic microstructure evolution. The results indicate that the phase-field simulations can be used as tools to study some of the physical concepts associated with martensitic transformation, e.g. embryo potency, driving forces, plastic deformation as well as some aspects of crystallography. The results obtained are in agreement with the experimental results. The effect of stress-states on the stress-assisted martensitic microstructure evolution is studied by performing different simulations under different loading conditions. The results indicate that the microstructure is significantly affected by the loading conditions. The simulations are also used to study several important aspects, such as TRIP effect and Magee effect. The model is also used to predict some of the practically important parameters such as Ms temperature as well as the volume fraction of martensite formed. The results also indicate that it is feasible to build physically based multi-length scale model to study the martensitic transformation. Finally, it is concluded that the phase-field method can be used as a qualitative aid in understanding the complex, yet intriguing, martensitic transformations.QC 20120525
Hero-m
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Zhang, Jimming. "A first principles study of the phase stabilities in Ti-transition-metal compounds and the shape memory effect in TiNi." Thesis, University of Southampton, 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.242707.
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8
Rubini, Silvia. "Martensitic transformations in shape memory alloys by nuclear magnetic resonance /." [S.l.] : [s.n.], 1992. http://library.epfl.ch/theses/?display=detail&nr=1095.
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Muehlemann, Anton. "Variational models in martensitic phase transformations with applications to steels." Thesis, University of Oxford, 2016. https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:bb7f4ff4-0911-4dad-bb23-ada904839d73.
Full textAbstract:
This thesis concerns the mathematical modelling of phase transformations with a special emphasis on martensitic phase transformations and their application to the modelling of steels. In Chapter 1, we develop a framework that determines the optimal transformation strain between any two Bravais lattices and use it to give a rigorous proof of a conjecture by E.C. Bain in 1924 on the optimality of the so-called Bain strain. In Chapter 2, we review the Ball-James model and related concepts. We present some simplification of existing results. In Chapter 3, we pose a conjecture for the explicit form of the quasiconvex hull of the three tetragonal wells, known as the three-well problem. We present a new approach to finding inner and outer bounds. In Chapter 4, we focus on highly compatible, so called self-accommodating, martensitic structures and present new results on their fine properties such as estimates on their minimum complexity and bounds on the relative proportion of each martensitic variant in them. In Chapter 5, we investigate the contrary situation when self-accommodating microstructures do not exist. We determine, whether in this situation, it is still energetically favourable to nucleate martensite within austenite. By constructing different types of inclusions, we find that the optimal shape of an inclusion is flat and thin which is in agreement with experimental observation. In Chapter 6, we introduce a mechanism that identifies transformation strains with orientation relationships. This mechanism allows us to develop a simpler, strain-based approach to phase transformation models in steels. One novelty of this approach is the derivation of an explicit dependence of the orientation relationships on the ratio of tetragonality of the product phase. In Chapter 7, we establish a correspondence between common phenomenological models for steels and the Ball-James model. This correspondence is then used to develop a new theory for the (5 5 7) lath transformation in low-carbon steels. Compared to existing theories, this new approach requires a significantly smaller number of input parameters. Furthermore, it predicts a microstructure morphology which differs from what is conventionally believed.
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Focht, Eric M. "Transformation induced plasticity in ceramics." Thesis, This resource online, 1992. http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-12232009-020415/.
Full text
11
Das, Yadunandan. "Characterization of stresses and strains involved in the martensitic phase transformations." Thesis, Open University, 2017. http://oro.open.ac.uk/49512/.
Full textAbstract:
Transformation-induced plasticity (TRIP) steels are an example of steels used in the automotive industry, where strain-induced martensitic transformations, associated plasticity and work hardening, enhance both the strength and ductility of the material. This has enhanced both the passenger safety (improved crash-performance) and fuel efficiency as less material is consumed (lighter structure). To gain insights into these strain-induced transformations, it is crucial to understand the impact the applied stress/strain on the martensitic transformation and how the resulting strain fields affect the further deformation and transformations. This PhD dissertation reports a series of experimental measurements on how the applied deformation affects strain-induced transformations, using three techniques, namely: electron backscatter diffraction (EBSD), high-resolution digital image correlation (HRDIC) and in situ neutron diffraction. It is shown here that applied stress favours the formation of strain-induced martensite in certain orientations of austenite. Crystallographic information gathered by EBSD and HRDIC indicates that the formation of martensite is governed by prior slip in the parent austenite. HRDIC measurements showed that strain heterogeneity is found not only between different grains within the microstructure, but even within individual austenite grains, suggesting that input parameters of macro stress strain properties are inadequate for variant selection models. EBSD, HRDIC and neutron diffraction measurements at ambient temperature confirm that the transformation is preceded by plastic deformation of the austenite crystal lattice and subsequent formation of nucleation sites. Here, it was shown that the intensity of those diffraction peaks from austenite grain families most affected by plastic deformation, decreased most due to martensitic transformation. Whereas, at the lower temperature deformation regimes, slip is suppressed, this is not the case. This dissertation illustrates how the above-mentioned techniques may be used to probe material phenomenon at various length scales, stress states and temperature regimes of interest.
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Contieri, Rodrigo José 1979. "Transformação eutetóide e decomposição de fases metaestáveis em ligas Ti-Cu." [s.n.], 2013. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/263174.
Full textAbstract:
Orientador: Rubens Caram JuniorTese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-22T19:13:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Contieri_RodrigoJose_D.pdf: 5581364 bytes, checksum: b95f94b00d984d338e4134cd12621962 (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: Ligas do sistema Ti-Cu com composições próximas à eutetóide exibem potencial para aplicações estruturais, pois apresentam interessantes propriedades mecânicas, baixa densidade e alta resistência à corrosão. O comportamento mecânico dessas ligas depende diretamente das condições de processamento e tratamentos térmicos aplicados. Em condições de equilíbrio, a microestrutura dessas ligas é formada pela fase ? e pelo composto intermetálico Ti2Cu. Dependendo das condições de processamento, estruturas metaestáveis podem ser formadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes tratamentos térmicos na microestrutura e nas propriedades mecânicas de ligas Ti-Cu. Inicialmente, amostras com composições hipoeutetóide, eutetóide e hipereutetóide foram resfriadas a partir de altas temperaturas em um dispositivo de ensaio Jominy modificado e por ensaios de "splat colling". Na sequência, ensaios de envelhecimento aplicados a amostras com microestruturas metaestáveis também foram realizados. A caracterização das amostras envolveu microscopia óptica, eletrônica de varredura e de transmissão, difração de raios-X, tomografia atômica tridimensional e ensaios mecânicos. Os resultados obtidos indicam que altas taxas de resfriamento resultam na formação de microestruturas formadas por martensita ? ' e pelo composto Ti2Cu com composições diferentes das de equilíbrio. O módulo de elasticidade não apresentou variação com a taxa de resfriamento. Resultados de envelhecimento sugerem que o máximo valor de dureza Vickers e de resistência mecânica correspondem à perda de coerência entre os precipitados do composto intermetálico Ti2Cu e a matriz de fase ?
Abstract: Alloys in the Ti-Cu system with compositions close to the eutectoid exhibit potential for structural applications because they present interesting mechanical properties, low density and high corrosion resistance. The mechanical behavior of these alloys depends directly on the processing conditions and heat treatments applied. Under equilibrium conditions, the microstructure of these alloys is formed by the ? phase and the Ti2Cu intermetallic compound. Depending on the processing conditions imposed, metastable structures may be formed. The aim of this study was to evaluate the effect of different heat treatments on the microstructure and mechanical properties of Ti-Cu alloys. Initially, sample of hypoeutectoid, eutectoid and hypereutetoid compositions were cooled from high temperatures by in a modified Jominy test setup and by the "splat cooling technique". Following, aging heat treatments were applied to the samples with metastable microstructures. The sample's characterization included optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction, 3-dimensional atomic tomography and mechanical testing. The results suggests that high cooling rates result in the formation of microstructures formed by martensite ? ' and the Ti2Cu compound with compositions different from the equilibrium composition. The elastic modulus does not vary with the cooling rate. Aging results suggest that the maximum values of Vickers hardness and mechanical strength correspond to the loss of coherence between the Ti2Cu intermetallic compound precipitates and the ? phase matrix
Doutorado
Materiais e Processos de Fabricação
Doutor em Engenharia Mecânica
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Stoiber, Johannes. "Hysteresis effects during martensitic phase transformations in Cu-Zn-Al shape memory alloys /." [S.l.] : [s.n.], 1993. http://library.epfl.ch/theses/?display=detail&nr=1115.
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Junker, Philipp [Verfasser], Klaus [Gutachter] Hackl, and Gunther [Gutachter] Eggeler. "Variational modeling of martensitic phase transformations / Philipp Junker ; Gutachter: Klaus Hackl, Gunther Eggeler." Bochum : Ruhr-Universität Bochum, 2016. http://d-nb.info/1122589964/34.
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Lee, Chihoon. "Phase Transformations Accompanying Low-Temperature Carburization of Martensitic Stainless Steels under Paraequilibrium Conditions." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2012. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1325878014.
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梁凱峰 and Kaifeng Liang. "Dissipative behaviour in alloys and high Tc superconducting ceramics." Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 1997. http://hub.hku.hk/bib/B31237393.
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Liang, Kaifeng. "Dissipative behaviour in alloys and high Tc superconducting ceramics /." Hong Kong : University of Hong Kong, 1997. http://sunzi.lib.hku.hk/hkuto/record.jsp?B19003195.
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Wu, Xiaoxia. "Effect of strain gradient on the nucleation of martensite in rod under tension /." View Abstract or Full-Text, 2003. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?MECH%202003%20WU.
Full textAbstract:
Thesis (M. Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2003.Includes bibliographical references (leaves 76-81). Also available in electronic version. Access restricted to campus users.
19
Zhong, Yuan. "Nanomechanics of plasticity in ultra-strength metals and shape memory alloys." Diss., Georgia Institute of Technology, 2012. http://hdl.handle.net/1853/45795.
Full textAbstract:
We study the plasticity mechanisms of diffusionless martensite phase transformation in Nickel-Titanium, one of the most widely used shape memory alloys. The research here involves four thrusts focusing on different length and time scales: (I) Molecular statics and dynamics simulations are applied to study the nanotwin structures and temperature-driven B2 → B19′ phase transitions. (II) Molecular dynamics simulations are performed to explore the stress-driven martensitic phase transformation governing the pseudoelasticity and shape memory effects in NiTi nanopillars. (III) Monte Carlo simulations are conducted to characterize the temperature- driven B2 → B19 phase transition and the patterning of martensitic nanotwins in NiTi thin films. (IV) Phase field simulations are performed to predict the formation and evolution of complex martensitic microstructures, including the detailed analysis of twin compatibility under complex loading conditions.
We also study the nucleation-controlled plasticity mechanisms in different metals of Cu, Al and Ni. Our work focuses on understanding how dislocations nucleate in single crystals. Interatomic potential finite element method is applied to determine when, where and how dislocations nucleate during nanoindentation in metals such as Cu, Al and Ni.
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Onyuna, Musa Omollo. "Deformation behaviour and martensitic transformations in metastable austenitic steels and low alloyed multiphase steels." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:105-7223495.
Full textAbstract:
Es wurden die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften bedingt durch dehnungsinduzierte Martensitbildung im metastabilen austenitischen Stahl X5CrNi18.10 und in einem niedrig legierten Mn-Si-Al Stahl untersucht. Dazu wurden Zugversuche bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt. Für den Stahl X5CrNi18.10 wird auf der Grundlage der Arbeit von Ludwigson und Berger ein Modell zur Beschreibung des Umwandlungsverhaltens als Funktion der Dehnung und der Temperatur entwickelt. Es kann weiterhin gezeigt werden, dass die erreichbare Gleichmaßdehnung in diesen Stahl durch eine maximal ertragbare Umformarbeit bestimmt wird. Die erhaltenen Fließkurven konnten mit Hilfe der FEM und einer modifizierten Mischungsregel für die Festigkeit erfolgreich modelliert werden. Die Ergebnisse für den Mn-Si-Al Stahl zeigen, dass neben dem Restaustenit, das Verbundverformungsverhalten der anderen Gefügebestandteile (Ferrit, Bainit, Martensit) wichtige Faktoren für die Optimierung der mechanischen Eigenschaften darstellen.
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Dong, Liang. "Interface morphology and its stability in martensitic phase transformation of NiTi shape memory alloy /." View abstract or full-text, 2008. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?MECH%202008%20DONG.
Full text
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Macchi, Juan Agustin. "Phase transformations, microstructure heterogeneities and resulting mechanical properties in as-quenched and tempered martensitic steels." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0248.
Full textAbstract:
Les aciers martensitiques sont connus et utilisés depuis des millénaires, mais l'origine de leur résistance et de leur écrouissage est restée une source de controverse. Depuis quelques années, la compréhension de leur comportement mécanique est en train de changer de paradigme. De nombreux chercheurs ont mis en évidence l'intérêt de ne pas décrire la martensite en lattes comme une microstructure homogène mais plutôt comme un agrégat multi phasé, un composite, résultant de la nature séquentielle de la transformation de phase à basse température. Selon ces nouveaux schémas, le comportement de la martensite est contrôlé par les hétérogénéités microstructurales, c'est-à-dire la distribution spatiale des tailles des lattes, des dislocations, des ségrégations de carbone et des carbures, et pas seulement par leurs valeurs moyennes. A ces éléments microstructuraux observables s'ajoutent de grandes distributions de contraintes internes hydrostatiques et déviatoriques résultant du processus de transformation de phase displacive. Ce travail contribue à ce nouveau mouvement en fournissant une description quantitative de ces distributions dans les aciers martensitiques trempés et revenus et leur impact sur leurs comportements mécaniques grâce à une approche micromécanique complète. Nous avons d'abord développé une méthodologie pour déterminer les densités de dislocation dans la martensite et dans l'austénite le long de la transformation par des expériences in situ de DRXHE. Sur la base d'un raisonnement métallurgique, la distribution spatiale de la densité de dislocation ainsi que le durcissement associé ont été estimés pour la première fois. Des expériences de revenu en DRXHE in situ ont également été réalisées pour caractériser la restauration de l'état trempé. Une approche originale de modélisation tenant compte de la distribution spatiale des dislocations a été mise en place pour prédire la diminution de leur densité lors d'un traitement thermique. De même, les microtextures des microstructures étudiées ont été étudiées par MEB-EBSD afin d'évaluer la distribution en taille des différentes caractéristiques de la martensite, comme les lattes, les blocs, les paquets et les grains d'austénite antérieurs. Une approche statistique combinant cette dernière contribution au durcissement avec celle associée aux dislocations explique avec succès la distribution observée de la limite d'élasticité locale dans les microstructures telles que trempées.Des expériences de revenu DRXHE in situ et des observations complémentaires APT et MET ont été utilisées pour caractériser également l'état de précipitation respectif des carbures de transition et de la cémentite ainsi que les ségrégations de carbone au cours des traitements thermiques. Tout ce travail expérimental a servi à développer et calibrer un modèle de transformation de phase pour calculer la ségrégation du carbone sur les dislocations, les carbures de transition et les états de précipitation de la cémentite. Ce modèle a par exemple permis de prédire la suppression de la précipitation des carbures de transition dans les aciers à très faible teneur en carbone. L'étude du revenu est nécessaire pour comprendre le renforcement dû au seul carbone dans la martensite.Enfin, notre modèle micromécanique original décrivant le comportement de la martensite comme une transition élastique/plastique étendue tient compte du durcissement combiné précédent dû aux effets de taille et aux dislocations, de la distribution des contraintes internes dues à la transformation et de l'état de revenu (relaxation, restauration, ségrégation et état de précipitation). Le modèle explique avec succès la résistance et l'écrouissage des aciers étudiés (trempés et revenus)Martensitic steels have been known and used for millennia now, but the origins of their strength and work hardening have remained a source of controversy. Since few years, the understanding of their mechanical behavior is changing paradigm. Many researchers have put into evidence the interest not to describe lath martensite as an homogeneous microstructure but more as a multiphase aggregate, a composite, resulting from the sequential nature of the phase transformation at low temperature. According to such new schemes, the martensite behavior is controlled by the microstructural heterogeneities, ie. the spatial distribution of lath sizes, of dislocations, of carbon segregations and of carbides and not only by their mean values. To these observable microstructural elements are added large distributions of hydrostatic and deviatoric internal stresses resulting from the displacive phase transformation process. This work contributes to this new movement by providing a quantitative description of these distributions in as-quenched and further tempered martensitic steels and their impact on their mechanical behaviors thanks to a complete micromechanical approach.We have first developed a methodology to determine the dislocation densities in martensite and in austenite along the transformation by in situ HEXRD experiments. Based on a metallurgical reasoning, the spatial dislocation density distribution as well as its associated hardening were estimated for the first time. In situ HEXRD tempering experiments were also performed to characterize the recovery from the as-quenched state. An original modeling approach accounting for the spatial distribution of dislocations was set up to predict their density decrease during a heat treatment.In the same way, the microtextures of the studied microstructures were investigated by SEM-EBSD in order to assess the size distribution of the different features of martensite, as laths, blocks, packets and prior austenite grains. A statistical approach combining this latter contribution to the hardening with the one associated with dislocations explains successfully the observed distribution of the local yield strength in the as-quenched microstructures.In situ HEXRD tempering experiments and additional APT and TEM observations were used to characterize also the respective precipitation state of transition carbides and cementite as well as the carbon segregations along heat treatments. All this experimental work has served to develop and calibrate a phase transformation model to calculate carbon segregation on dislocations, transition carbides and cementite precipitation states. Such model was for instance able to predict the suppression of transition carbide precipitation in very low carbon steels. The investigation of tempering is necessary to understand the strengthening due the sole carbon in martensite.Finally, our original micromechanical model describing the martensite behavior as an extended elastic/plastic transition accounts for the previous combined hardening due to size effects and dislocations, the distribution of internal stresses due to the transformation and the tempering state (relaxation, recovery, segregation and precipitation state). The model successfully explains the strength and work-hardening of the studied steels (as quenched and tempered)
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Adzima, M. Fauzan. "Constitutive modelling and finite element simulation of martensitic transformation using a computational multi-scale framework." Thesis, Swansea University, 2014. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.678581.
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Ng, Kwok Leung. "Stress-induced phase transformation and reorientation in NiTi tubes /." View Abstract or Full-Text, 2003. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?MECH%202003%20NG.
Full textAbstract:
Thesis (M. Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2003.Includes bibliographical references (leaves 94-98). Also available in electronic version. Access restricted to campus users.
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Jeong, Soon-Jong. "The effect of magnetic field on shape memory behavior in Heusler-type Ni₂MnGa-based compounds /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 2000. http://hdl.handle.net/1773/10591.
Full text
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Trinkle, Dallas Rhea III. "A theoretical study of the HCP to omega martensitic phase transition in titanium." Connect to this title online, 2003. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=osu1070481734.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2003.Title from first page of PDF file. Document formatted into pages; contains xviii, 201 p.; also includes graphics. Includes bibliographical references (p. 195-201).
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Li, Zhiqi. "Experimental investigation on phase transformation of superelastic NiTi microtubes /." View Abstract or Full-Text, 2002. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?MECH%202002%20LI.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2002.Includes bibliographical references (leaves 155-160). Also available in electronic version. Access restricted to campus users.
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Lavrskyi, Mykola. "Modélisation en fonctionnelle de la densité atomique des transformations de phases dans le système Fe-C à basse température." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR003/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a été centrée sur l’étude de la formation d’une phase martensitique dans les aciersFe-Ni-C et sur la diffusion des atomes de carbone dans cette phase à basse température. Lamodélisation à l’échelle atomique a été utilisée. Pour décrire ces phénomènes, deux approchesont été développées: un modèle discret basé sur la théorie de la fonction de densité atomique(ADF) et une approche quasiparticulaire basée sur la théorie atomique de Fratons (AFT). Dansun premier temps, pour montrer l’universalité de notre approche, nous avons appliqué l'AFTpour modéliser la cinétique d'auto-assemblage des atomes initialement désordonnés à desstructures ordonnées complexes. Cette approche a ensuite été appliquée à l'étude detransformation austénite/martensite. Il a été montré que le germe de martensite se développecomme agrégat multivariant dans la matrice austénitique. En utilisant des figures de pôles etdes diagrammes de diffraction simulés, ces variants ont été identifiés et comparés aux donnéesexpérimentales. La diffusion du carbone dans la phase de martensite a été étudiée en utilisantla théorie ADF. Deux systèmes avec différentes propriétés élastiques, Fe-C et Fe-Ni-C, ont étéconsidérés. Il a été montré qu’au cours du premier stade de vieillissement, les atomes decarbone subissent une décomposition spinodale sur les interstices octaédriques du réseautétragonal centré de martensite et forment les zones riches en carbone. Ensuite, la morphologie«tweed-like» des zones riches en carbone est développée. Les résultats des simulations sontun bon accord avec les images expérimentales obtenues par sonde atomique tomographique.La relation entre une mise en ordre de Zener et la concentration des zones riches en carbone aété discutéeThis thesis examines the formation of martensite in Fe-Ni-C steels and the diffusion of carbonatoms in this phase at low temperatures. To achieve this goal the atomistic modeling have beenused. To describe these phenomena two different approaches were developed: a discretemodel based on the Atomic Density Function (ADF) theory and the quasiparticle approachesbased on the Atomic Fraton Theory (AFT). First, the AFT was tested to model a self-assemblykinetics of initially disordered systems to three different classes of ordered one: singlecomponent crystals with fcc and diamond structures, two component crystals with zinc-blendstructure, and polymers with single-strand and double-stranded helixes structures. Then thisapproach was applied to model austenite/martensite transformation. It was shown thatmartensite nucleus grows as multivariant aggregate in austenite matrix. Using pole figures andsimulated diffraction patterns these variants were identified and compared with the experimentaldata. The carbon diffusion in martensite phase was studied using ADF theory. Two systemswith the different elastic properties corresponding to the Fe-C and Fe-Ni-C systems wereconsidered. It was shown that during a first stage of aging the carbon atoms undergo a spinodaldecomposition on the octahedral interstices of bcc lattice and form the carbon-rich zones. Then"tweed-like" morphology of carbon-rich zones is developed. The simulations results are a goodagreement with experimental images obtained by atom probe tomography. The relationbetween Zener ordering and the concentration of carbon reach zones is discussed
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Jabir, Hamza. "Caractérisation à l'échelle locale des propriétés superélastiques d'alliages de titane massifs et sous forme de revêtements." Thesis, Rennes, INSA, 2018. http://www.theses.fr/2018ISAR0015/document.
Full textAbstract:
La superélasticité (SE) est la capacité d'un alliage à recouvrer sa forme initiale après une importante déformation. Cet effet, dû à une transformation martensitique réversible, est très convoité pour de nombreuses applications biomédicales. Les alliages nickel-titane sont les alliages les plus utilisés dans les applications fonctionnelles nécessitant de la SE. Cependant, l'utilisation de cet alliage dans les dispositifs biomédicaux est controversée par la présence du nickel, considéré comme élément cytotoxique et allergène. De ce fait, ces dernières années, une attention accrue a été portée aux alliages de titane [3-métastable pouvant constituer une alternative pour des applications biomédicales. En effet, ils ont l'avantage d'être élaborés à partir d'éléments biocompatibles et de présenter un comportement SE. L'objectif de cette thèse réside ainsi dans l'étude de la réponse SE des alliages de titane [3-métastable à différentes échelles dans leur forme massive et sous forme de revêtements. Deux alliages [3-métastable ont été élaborés: le Ti-27Nb {% at) et le Ti-24Nb-4Zr-4Sn (% mass). Les propriétés SE de ces alliages à l'état massif ont été caractérisées à l'échelle macroscopique et à l'échelle submicrométrique et comparées à celles du NiTi superélastique et du CP-Ti élasto-plastique. La nanoindentation a d'abord été utilisée pour sonder l'effet SE dans ces alliages massifs à l'échelle locale, et dans un deuxième temps, pour étudier l'effet de l'orientation cristallographique sur la réponse SE et mécanique à l'échelle du grain. Enfin, les propriétés mécaniques et SE de ces alliages sous forme de revêtements ont été évaluées avec ce même procédé de nanoindentationThe superelasticity is the ability of an alloy to recover its original shape after significant deformation. This effect, due to a reversible stress-induced martensitic transformation, is highly sought after for many biomedical applications. Nickel-titanium alloys that have a very large strain recovery (in bulk and thin film state), are the alloys currently used for functional applications requiring superelasticity. However, the use of this alloy in biomedical devices is controversial by the presence of nickel, considered as allergen and presumed cytotoxic for the body. As a result, in recent years, increased attention has been given to metastable f3 titanium alloys, which may be an alternative for biomedical applications. Indeed, they have the advantage of being elaborated from biocompatible elements and exhibit a superelastic behavior. The objective of this thesis lies in the study of the superelastic response of metastable f3 titanium alloys at different scales in bulk and thin film state. Two metastable f3 titanium alloys were elaborated: Ti-27Nb (at%) alloy and Ti-24Nb-4Zr-8Sn (wt %) alloy. The superelastic properties of these two bulk alloys were characterized at macroscopic and sub-micrometric scale and compared to superelastic NiTi and elastoplastic CP-Ti. The nanoindentation was first used to evaluate the superelastic effect of various bulk titanium alloys at local scale, and in a second time, to study the effect of crystallographic orientations on the superelastic and mechanical responses at the grain scale. Finally, the mechanical and superelastic properties of metastable f3 titanium coatings were evaluated with this same nanoindentation process
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Kelly, Shelly D. "XAFS study of the pressure induced B1->B2 phase transition /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 1999. http://hdl.handle.net/1773/9679.
Full text
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Yang, Yang. "Etude de la transformation martensitique et des mécanismes de déformation se produisant dans l’alliage superélastique Ti-24Nb-4Zr-8Sn." Thesis, Rennes, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAR0002/document.
Full textAbstract:
Les alliages de titane sont actuellement très utilisés comme implants orthopédiques de part leurs bonnes propriétés mécaniques, leur bonne résistance à la corrosion ainsi que leur excellente biocompatibilité. Cependant, l’alliage Ti-6Al-4V qui est le plus utilisé présente un module d'élasticité élevé (110GPa), ce qui peut provoquer le phénomène de « stress shielding » et finalement causer l’échec de l’implantation. De plus, l’utilisation à long terme de ce type d’alliage est remise en question à cause de la présence de certains éléments (Al et V) considérés comme cytotoxiques et/ou allergènes. Les alliages -métastables à base de titane peuvent être des candidats de remplacement intéressants grâce à l’addition d'éléments biocompatibles tel que Nb, Zr et Sn.L'alliage superélastique biocompatible de composition Ti-24Nb-4Zr-8Sn (% massique) a été étudié dans le cadre de cette thèse. Cet alliage montre des propriétés intéressantes telles qu’un bas module d’élasticité, une résistance mécanique élevée et une ductilité relativement importante.Dans ce travail de thèse, différents traitements thermomécaniques ont été réalisés afin d’obtenir des textures cristallographiques différentes. Les influences de changement de texture sur les propriétés mécaniques et la superélasticité ont été ainsi préalablement étudiées. La transformation martensitique a été caractérisée par des essais in situ de diffraction des rayons X sous rayonnement synchrotron (SXRD) pendant une sollicitation mécanique et par analyse mécanique dynamique (DMA) sous différentes contraintes statiques. De plus, les microstructures de déformation ont été observées par EBSD et MET pour caractériser précisément les mécanismes de déformation plastique, en particulier le maclageTitanium alloys have already been extensively used as orthopedic implants due to the good mechanical properties, corrosion resistance and excellent biocompability. However, the most widely used Ti-6Al-4V alloy exhibits high elastic modulus (110GPa) which would cause the stress shield effect and eventually lead to the implantation failure. Furthermore, elements of Al and V are proved to be toxic for long-term application. Low modulus metastable titanium alloy can be a suitable candidate through proper addition of non-toxic alloying element such as Nb, Zr and Sn.The present investigated Ti-24Nb-4Zr-8Sn alloy is a new -type metastable alloy potentially interesting for biomedical applications. This alloy displays high strength, low elastic modulus, high ductility, superelastic property and good biocompatibility according to previous investigations.In this work, the as-cold rolled Ti-24Nb-4Zr-8Sn alloy was subjected to different thermo-mechanical treatments in order to introduce different crystallographic texture. Influences of texture change on mechanical properties and superelasticity have been preliminarily studied. Martensitic transformation which is responsible for the superelasticity has been characterized by both in situ synchrotron X-ray diffraction and dynamic mechanical analysis. Moreover, deformed microstructures have been observed by EBSD and TEM to characterize precisely the plastic deformation mechanisms, and particularly the twinning
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Kozelkova, Ivana. "Transformations martensitiques par trempe et induite par déformation plastique dans les alliages Fe-Ni-C." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0441.
Full textAbstract:
Ce travail est basé sur une étude de la transformation martensitique d'alliages à structures austénitiques métastables Fe-Ni-C. La transformation austénite martensite peut être provoquée soit par une trempe à une température inférieure à la température Ms soit par une déformation plastique à une température en dessous de la température Md. La transformation martensitique provoquée par trempe a été étudiée par deux méthodes. Une trempe a été effectuée dans un calorimètre. Une trempe directe ou une trempe étagée a été effectuée dans un bain d'alcool refroidi par l'azote liquide. Ces essais ont permis de définir la température Ms et ont montré qu'une trempe étagée rend l'austénite moins susceptible à la transformation martensitique, provoquant ainsi un abaissement de la température Ms. La transformation martensitique induite par déformation plastique a été quantifiée à l'aide d'essais de traction. Les propriétés mécaniques obtenues ont été étudiées en fonction de la composition chimique, de la température d'essai et de la vitesse de déformation. Les crochets observes sur les courbes de traction correspondent au phénomène Portevin - Le Chatelier. Ils ont été observés tant dans la structure austénitique que dans la structure austénito-martensitique. Pour les alliages dont le pourcentage en carbone est compris entre 0,20 et 0,52% et dans l'intervalle de températures d'essai compris entre Ms+25 et Ms+60, nous avons observé que ces alliages possèdent des caractéristiques de déformation exceptionnelles. Cette déformation est la manifestation mécanique de l'effet TRIP ; celui-ci dépend peu de la vitesse de déformation. L’enthalpie exothermique mesurée suite à la transformation martensitique de trempe et l'énergie due à la transformation martensitique induite par déformation plastique à une température très proche de Ms (T= Ms+5), sont équivalentes jusqu'a 60% de martensite formée. Au delà de ce pourcentage, l'énergie due à la transformation martensitique au cours de la déformation plastique devient supérieure à celle nécessaire à cette transformation lors de la trempe. Cet écart est du, d'une part a la déformation plastique de la martensite créée, et d'autre part, pour les températures ou l'effet TRIP a lieu, à l'effet TRIP.
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Zhang, Chunyang. "Crystallographic study on microstructure and martensitic transformation of NiMnSb meta-magnetic multi-functional alloys." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0030/document.
Full textAbstract:
Les alliages NiMnSb, matériaux multifonctionnels nouveaux, ont attiré une attention en raison de leurs multiples propriétés, telles que l'effet de mémoire de forme, magnétocalorique, de biais d'échange, de magnétorésistance. Jusqu'à présent, de nombreux aspects des NiMnSb, tels que structure cristalline, microstructure, propriétés magnétiques et mécaniques ont été étudiés. Cependant, de nombreuses questions fondamentales de ces matériaux n'ont pas été entièrement révélées, ce qui limite leur développement. Une étude a été menée sur les alliages ternaires NiMnSb en termes de structures cristallines de l'austénite et de la martensite; Caractéristiques microstructurales et cristallographiques de la martensite; La relation d'orientation (OR) de transformation martensitique et sa corrélation avec l'organisation des variantes; Les caractéristiques de déformation de la transformation et l'autoaccommodation de la déformation de transformation. Le travail a confirmé que l'austénite possède une structure cristalline L21 cubique, groupe spatial Fm3m (No. 225). La martensite a une structure orthorhombique modulée (4O) à quatre couches, groupe spatial Pmma (No. 051). Les constantes de réseau de martensite de Ni50Mn37Sb13 et Ni50Mn38Sb12 sont aM = 8.5830 Å, bM = 5.6533 Å et cM = 4.3501 Å, et aM = 8.5788 Å, bM = 5.6443 Å et cM = 4.3479 Å. La microstructure de la martensite 4O NiMnSb modulée possède une caractéristique d'organisation hiérarchique. Les lamelles fines de martensite sont d'abord organisées en larges plaques. Chaque plaque possède 4 variantes apparentées aux jumeaux A, B, C et D formant des jumeaux de type I (A et C, B et D), de type II (A et B, C et D) et des macles composées (A et D; B et C). Les interfaces des variantes sont définies par les plans de maclage correspondants. Les éléments de maclage sont entièrement déterminés pour chaque relation de maclage. Les plaques sont ensuite organisées en sous-colonies et les sous-colonies en colonies de plaques. Les plaques voisines d'une sous-colonie et d'une colonie de plaques partagent une interface de plaque commune. Des colonies de plaques avec différentes interfaces de plaques ayant différentes orientations occupent finalement l'ensemble du grain d'austénite original. La OR de Pitsch, spécifiée comme {011}A // {221}M et <011>A // <122>M, est l'OR effective entre l'austénite cubique et la martensite 4O modulée. Sous cette OR, un maximum de 24 variantes distinctes peut être produit. Les 24 variantes sont organisées en 6 colonies de variantes distinctes, 12 sous-colonies distinctes et enfin 6 colonies de plaques distinctes. Le plan de maclage de type I et les interfaces intra-plaques correspondent tous à la même famille de plans {011}A de austénite. La formation des colonies de variantes martensitiques peut être à la fois intragranulaire et intergranulaire pendant la transformation de phase La colonie de variantes structurée en sandwich est l'unité micro-structurale de base de la martensite. Cette structure est composée de variantes de relation macles et possède des interfaces de variantes internes totalement compatibles et les plans d'habitat invariants. Les caractéristiques de déformation des variants en relation de macles conduisent à la fraction de volume élevée de macles de type II et affecte la morphologie des colonies en sandwich. La structure en forme de coin est composée de deux sandwichs compatibles et reliés par un plan de nervure médiane avec une petite incompatibilité atomique. Tous ces résultats indiquent que la transformation martensitique est autoaccommodée et la microstructure est déterminée par l'auto-accommodation des constituants microstructuraux. Ce travail vise à fournir des informations cristallographiques et micro-structurales fondamentales des alliages NiMnSb pour l'interprétation de leurs caractéristiques magnétiques et mécaniques associées à la transformation martensitique et des recherches complémentaires sur l'optimisation des propriétésNiMnSb based Heusler type alloys, as a novel multi-functional material has attracted considerable attention due to their multiple properties, such as magnetic shape memory effect, magnetocaloric effect, exchange bias effect, magnetoresistance effect. To date, many aspects of the NiMnSb alloys, such as crystal structure, microstructure, magnetic properties and mechanical properties etc., have been widely investigated. However, many fundamental issues of this family of materials have not been fully revealed, which largely restricts the development of this new kind of multi-functional materials. In the present work, a thorough investigation has been conducted on ternary NiMnSb alloys in terms of crystal structures of austenite and martensite; microstructural and crystallographic features of martensite; martensitic transformation orientation relationship (OR) and its correlation with variant organization; transformation deformation characteristics and self-accommodation of transformation strain. The work confirmed that the austenite of NiMnSb alloys possesses a cubic L21 crystal structure belonging to the space group Fm3m (No. 225). The martensite has a four-layered orthorhombic (4O) structure with space group Pmma (No. 051). The lattice constants of the Ni50Mn37Sb13 and Ni50Mn38Sb12 martensite are aM = 8.5830 Å, bM = 5.6533 Å and cM = 4.3501Å, and aM = 8.5788 Å, bM = 5.6443 Å and cM = 4.3479 Å, respectively. The microstructure of the 4O NiMnSb modulated martensite possesses a hierarchical organization feature. Martensite fine lamellae are first organized into broad plates. Each plate possesses 4 distinct twin related variants A, B, C and D forming type I twins (A and C; B and D), type II twins (A and B; C and D) and compound twins (A and D; B and C). The variant interfaces are defined by the corresponding twinning planes. The complete twinning elements for each twin relation are fully determined. The plates are further organized into sub-colonies and sub-colonies into plate colonies. The neighboring plates in one sub-colony and plate colony share one common plate interface orientation. Plate colonies with different oriented plate interfaces finally take the whole original austenite grain. The Pitsch OR, specified as {011}A // {221}M and <011>A // <122>M, is the effective OR between the cubic austenite and the 4O modulated martensite. Under this OR, a maximum of 24 distinct variants can be produced. The 24 variants are organized into 6 distinct variant colonies, 12 distinct sub-colonies and finally 6 distinct plate colonies. The twinning plane of type I twin and the intra-plate plate interfaces all correspond to the same family of {011}A planes of austenite. The formation of martensite variant colonies can be both form intragranular and intergranular during the phase transformation. The sandwich structured variant colony is the basic microstructural unit of the martensite. This structure is composed of twin related variants and possesses the full compatible inner variants interfaces and invariant habit planes. The deformation manner of the twin related variants result in the high occurrence frequency of the type II twins and affects the morphology of the sandwich colonies. The wedge-shaped structure is composed of two compatible sandwiches and conjoined by a midrib plane with a small atomic misfit. All these results indicate that the martensitic transformation is self-accommodated and the microstructure is determined by the self-accommodation of the microstructural constituents. The aim of this work is to provide fundamental crystallographic and microstructural information of NiMnSb alloys for interpreting their magnetic and mechanical characteristics associated with the martensitic transformation and further investigations on property optimization
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Hirsch, Michael Robert. "Fretting behavior of AISI 301 stainless steel sheet in full hard condition." Thesis, Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1853/24759.
Full text
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Sargin, Irmak. "Effect Of Stress Assisted Aging On Superelastic Behavior Of A Hot-rolled Niti Shape Memory Alloy." Master's thesis, METU, 2011. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12613184/index.pdf.
Full textAbstract:
Effect of stress-assisted aging on stress induced martensitic transformation in hot-rolled
Ni-rich 50.7at. Ni%-Ti alloy has been investigated. Alloys are aged freely and under 20
MPa, 100 MPa, and 200 MPa stress at 400
o
C for 90 minutes. Aging procedure affected
both stress-induced and thermally induced transformation behavior. Superelasticity
behavior is correlated with the multistep transformation in aged Ni-rich NiTi alloys and the
aging stress level is found to be effective. Relative to the free aged alloy, the alloy aged
under 20 MPa exhibited a slight and the alloy aged under 100 MPa exhibited a
considerable reduction, whereas the alloy aged under 200 MPa exhibited an increase in the
critical transformation stress. DSC studies have shown that the transformation is multistep
for freely aged and aged under 20 MPa alloys, whereas it is single step and two-step for
alloys aged under 100 MPa and 200 MPa, respectively, and this has been attributed to the
effect of stress on nucleation and growth rates. As a result of the different response
mechanisms to the applied stress upon loading during superelasticity testing, the recovered
strain amounts varied considerably depending on the aging conditions and the test
temperatures.
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Jayaraman, Vikram. "Production, characterization and testing of Tempered Martensite Assisted Steels (TMAS) obtained via subcritical annealing of cold rolled TRIP steels." Thesis, McGill University, 2007. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=99769.
Full textAbstract:
The requirement for lighter, safer and fuel efficient cars has created a major stir in the steel research society to develop advanced automotive steels. Since there is a trade off between strength and ductility, most of the conventional high strength steels do not address the strength-formability combination. With the realization of the TRIP phenomenon first in austenitic stainless steels, a new generation of advanced steels called TRIP steels were realised with an inexpensive and easier to process C-Mn-Si chemistry. TRIP or TRransformation Induced Plasticity is a phenomenon where the timely strain induced transformation of Retained Austenite (RA) to Martensite locally strengthens the steel at the point of plastic instability, causing failure by necking to be postponed and shifted elsewhere along the steel. This phenomenon repeated over and over again allows increased levels of strength and ductility, prior to fracture.In current TRIP grades, the retained austenite particles present have to posses certain characteristics such as, optimum carbon concentration, optimum grain size and morphology etc. in order to account toward mechanical properties. Such limiting characteristics in turn minimize the processing window and make TRIP processing expensive and difficult to control. In this work, it is suggested that Tempered Martensite Assisted Steels (TMAS) obtained from TRIP steels via subcritical annealing of cold rolled TRIP steels may potentially replace TRIP steels. Relationship between the retained austenite volume fractions and mechanical properties was developed for TRIP steels. The effect of variation of retained austenite on tempered martensite volume fraction in TMAS, which in turn affect the mechanical properties was also investigated in depth. Results indicate that tempered martensite particles in TMAS do not have any limiting factors as in the case of RA in TRIP steels, in order to contribute toward enhancement of mechanical properties. Results also indicate that TMAS offers better strength levels compared to TRIP steels for same the level of formability.
Retained austenite volume fractions in TRIP steels were measured through XRD. Cold rolling of the samples was done in a laboratory scale rolling machine. The microstructures were analysed using conventional and color etching techniques. A new color etching technique for viewing all the four major phases in TRIP steel was developed in this work. The mechanical properties of both TRIP and TMAS were assessed by shear punch testing. And finally, the relationship between tempered martensite volume fraction and TMAS properties was developed and was compared to TRIP properties.
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Yan, Haile. "Crystal structure, martensitic transformation crystallography, mechanical and magnetocaloric performance of Ni(Co)MnIn multifunctional alloys." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0105/document.
Full textAbstract:
Les alliages à base de Ni-Mn-In ont attiré une attention considérable en raison de leurs propriétés multifonctionnelles depuis leur découverte en 2004, telles que l’effet de mémoire de forme métamagnétique (Metamagnetic shape memory effect MMSME), l'effet magnétocalorique (MCE) et l'effet de magnétorésistance (MR). Cependant, certaines connaissances fondamentales sur ces alliages manquent toujours jusqu'à présent, telles que la structure cristalline de la martensite, les caractéristiques cristallographiques de microstructure et de transition magnétostructurale. Dans cette thèse, les caractéristiques cristallographiques, les comportements mécaniques et les propriétés magnétiques des alliages Ni-Mn-In base ont été étudiés théoriquement et expérimentalement. Tout d'abord, les structures cristallines des alliages Ni-Mn-In ont été déterminées avec précision par la méthode de Rietveld dans le cadre de la théorie du superespace. Ensuite, la microstructure de la martensite, notamment l'organisation et l'interface des variantes, ainsi que les caractéristiques cristallographiques de la transformation martensitique, telles que les relations d'orientation (OR), le chemin de déformation de la transformation et la compatibilité géométrique entre l'austénite et la martensite, ont été systématiquement étudiés. Enfin, avec cette connaissance fondamentale sur les alliages Ni-Mn-In, les comportements et les mécanismes de sélection /réarrangement des variantes de martensite sous deux types de stratégies de chargement mécanique, à savoir le chargement à l'état martensitique et le chargement durant la transition structurelle, et les effets du recuit sur l'effet MCE et les pertes d'hystérésis associées ont été explorées. Les principaux résultats sont les suivants. La martensite modulé a une structure cristalline incommensurable avec la structure cristalline 6M et le groupe de superespace I2/m(α0γ)00 qui peut être approximée par un modèle de superstructure de multiplicité 3 dans l'espace à tridimensionnel. La microstructure de martensite est en forme de plaques et auto-organisée en colonies. Chaque colonie a quatre variantes d'orientations distinctes. Le maximum de 6 colonies distinctes et 24 variantes peut être généré à l'intérieur d'un grain austénitique. Bien que jusqu'à 14 types de relations de maclage sont proposées dans le cadre des théories cristallographiques de transformation martensitique, seuls trois types de relations de maclage sont généralement observés, à savoir des macles de type I, type II et composées. Les interfaces des variantes sont définies à l'échelle mésoscopique par leur plan de maclage K1 correspondant. Cependant, à l'échelle atomique, la macle de type I a une interface cohérente, alors que celles de type-II et les macles composées ont des interfaces étagées. Les deux relations d'orientations K-S et Pitsch sont appropriés pour décrire la correspondance de réseau entre austénite et martensite dans les alliages Ni-Mn-In. Cependant, le chemin de déformation lié à la relation de Pitsch est mis en évidence pour être efficace pour la déformation de la structure. Avec le chemin de transformation déterminé, le mécanisme sous-jacent de l'organisation des variantes est révélé. À travers la transformation martensitique, en dépit de l'existence d'une relativement large couche contrainte (de l'ordre de 20 nm), le plan d'habitat est bordé par une variante de martensite simple avec l'austénite plutôt que la structure généralement observée "en sandwich", ce qui suggère une relativement bonne compatibilité géométrique entre les phases correspondantes. Pour le chargement en compression à l'état martensitique, l'arrangement des variantes est réalisé par des processus de démaclage. Il est démontré que l'état de variante unique dans certaines colonies pourrait être obtenu lorsque l'orientation de chargement est située dans la zone de Facteur de Schmid (SF) positif commune pour les trois systèmes de démaclage. [...]Ni-Mn-In based alloys have attracted considerable attention due to their multifunctional properties since its discovery in 2004, such as metamagnetic shape memory effect (MMSME), magnetocaloric effect (MCE) and magnetoresistance (MR) effect. However, some fundenmental knowledge on these alloys is still missing until now, such as crystal structure of martensite, crystallographic features of microstructure and magnetostructural transition. In this dissertation, the crystallographic features, mechanical behaviors and magnetic properties of Ni-Mn-In based alloys were studied theoretically and experimentally. First, the crystal structures of Ni-Mn-In alloys were accurately determined by Rietveld method in the frame of superspace theory (Chapter 3). Then, the microstructure of martensite (Chapter 4), such as variant organization and interface structure, and the crystallographic features of martensitic transformation, such as orientation relationship (OR), transformation strain path and geometrical compatibility between austenite and martensite, were systematically studied (Chapter 5). Finally, with this fundamental knowledge on Ni-Mn-In alloys, the behaviors and mechanisms of martensite variant rearrangement/ selection under two kinds of mechanical loading strategies, i.e. loading at martensite state and loading across the structural transition, and the effects of annealing on MCE and its related hysteresis loss were explored (Chapter 6). The main results are as follows. The modulated martensite has an incommensurate 6M crystal structure with superspace group I2/m(α0γ)00 that can be approximated by a three-fold superstructure model in the three-dimensional space. The microstructure of martensite is in plate shape and self-organized in colonies. Each colony has four distinct orientation variants. The maximum of 6 distinct colonies and 24 variants can be generated within one austenite grain. Although as many as 14 kinds of twin relations are suggested in the frame of crystallographic theories of martensitic transformation, only three types of twin relations are generally detected, i.e. type-I, type-II and compound twin. Variant interfaces are defined by their corresponding twinning plane K1 at mesoscopic scale. However, at atomic scale, the type-I twin has a coherent interface, whereas type-II and compound twins have “stepped” interfaces. Both the K-S and Pitsch ORs are appropriate to describe the lattice correspondence between austenite and martensite in Ni-Mn-In alloys. However, the strain path related to the Pitsch relation is evidenced to be the effective for the structural distortion. With the determined transformation path, the underlying mechanism of variant organization is revealed. Across the martensitic transformation, despite the existence of a relative wide stressed layer (around 20 nm), the habit plane is bordered by single martensite variant with austenite rather than the generally observed “sandwich-like” structure, implying a relative good geometrical compatibility between the corresponding phases. For compressive loading at martensite, variant arrangement is realized by the detwinning process. It is evidenced that a single variant state in some colonies can be obtained when the loading orientation is located in the common positive Schmid factor (SF) zone of the three detwinning systems. For loading across the structural transition, the prestrain is obtained by variant selection in which the number of colonies is significantly reduced and the variant organization within colony is greatly changed. The SF for transformation strain path is introduced to evaluate the possible selection of variants. Heat treatment can significantly enhance the magnetic entropy change ΔSM but simultaneously increase the magnetic hysteresis loss. For ΔSM, the chemical ordered degree should play a prominent role [...]
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Wang, Fuming M. "XAFS study of solid-solid transitions under high pressure /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 1998. http://hdl.handle.net/1773/9655.
Full text
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Aydogmus, Tarik. "Processing And Characterization Of Porous Titanium Nickel Shape Memory Alloys." Phd thesis, METU, 2010. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12612232/index.pdf.
Full textAbstract:
Porous TiNi alloys (Ti-50.4 at. %Ni and Ti-50.6 at. %Ni) with porosities in the range 21%-81% were prepared successfully applying a new powder metallurgy fabrication route in which magnesium was used as space holder resulting in either single austenite phase or a mixture of austenite and martensite phases dictated by the composition of the starting prealloyed powders but entirely free from secondary brittle intermetallics, oxides, nitrides and carbonitrides. Magnesium vapor do not only prevents secondary phase formation and contamination but also provides higher temperature sintering opportunity preventing liquid phase formation at the eutectic temperature, 1118 °C resulting from Ni enrichment due to oxidation. By two step sintering processing (holding the sample at 1100 °
C for 30 minutes and subsequently sintering at temperatures higher than the eutectic temperature, 1118 °
C) magnesium may allow sintering probably up to the melting point of TiNi. The processed alloys exhibited interconnected (partially or completely depending on porosity content) open macro-pores spherical in shape and irregular micro-pores in the cell walls resulting from incomplete sintering. It has been found that porosity content of the foams have no influence on the phase transformation temperatures while deformation and oxidation are severely influential. Porous TiNi alloys displayed excellent superelasticity and shape memory behavior. Space holder technique seems to be a promising method for production of porous TiNi alloys. Desired porosity level, pore shape and accordingly mechanical properties were found to be easily adjustable.
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Fernández, González Javier. "Desarrollo y caracterización del efecto doble memoria de forma obtenido mediante martensita estabilizada en aleaciones base cobre y de la fenomenología de envejecimiento." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 1993. http://hdl.handle.net/10803/667557.
Full textAbstract:
Se han obtenido distintas aleaciones policristalinas de base cobre así como monocristalinas de ZuCnAlCo, las cuales han sido caracterizadas quimícamente, estructural y calorimétricamente. Se ha utilizado un nuevo método para conferir el efecto doble memoria de forma, el cual se basa en la estabilización de martensita inducida por tensión. A partir de las aleaciones fabricadas, se han estudiado las variables que afectan al proceso de educación: temperatura, tiempo de educación, deformación, efecto de tensionar en las diferentes fases, efecto de la estructura laminada inicial, concentración de defectos y la presencia de limites de grano, definiéndose en todos los casos el óptimo de los mismos que confiere el valor máximo del efecto doble memoria de forma.
Se ha realizado ciclado manual, en ausencia de tensión externa, con el objetivo de evaluar el grado de EDMF adquirido por las distintas aleaciones en función de la variable estudiada en cada caso, determinándose la curvatura de la forma fria y de la forma caliente para los distintos ciclos realizados.
Todas las muestras educadas han sido caracterizadas estructuralmente mediante las distintas tecnicas de microscopia SEM, TEM y alta resolución, lo que ha permitido postular un posible mecanismo de educación que tiene lugar al educar mediante martensita estabilizada.
Las muestras utilizadas en el estudio del efecto del tiempo de educación sobre el grado de EDMF han sido caracterizadas calorimétricamente despues del proceso de educación, contrastándose los resultados de las temperaturas singulares de transformación antes y después de educar. Se ha estudiado el fenómeno de envejecimiento mediante microscopia y microdurezas y se ha evaluado la cinética del proceso.
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PINEDO, CARLOS E. "Estudo morfologico e cinetico da nitretacao por plasma pulsado do aco inoxidavel martensitico AISI 420." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 2000. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/10826.
Full textAbstract:
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Tese (Doutoramento)
IPEN/T
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP
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Zhang, Jiansheng. "Influence de la contrainte sur la transformation martensitique d'alliages Fe Ni C." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL092N.
Full textAbstract:
Les deux effets essentiels d'une contrainte de traction sur une transformation de phase, la modification de la cinétique de transformation et la plasticité de transformation, ont été étudies sur deux alliages Fe-Ni-C durant leurs transformations martensitiques, dans des conditions de sollicitation thermomécanique différentes : essais statiques et dynamiques. Il est montré que l'influence de la contrainte appliquée sur la cinétique de transformation consiste principalement à modifier la température de début de transformation martensitique Ms dans le cas des essais statiques. L'interprétation de cette influence nécessite de tenir compte, dans le cadre du bilan thermodynamique proposé, du mode de l'accommodation des déformations de transformation et de la consolidation de l'austénite. Ces mêmes concepts sont aussi applicables dans le cas des essais dynamiques. Les résultats concernant la plasticité de transformation et la déformation associée à la transformation inverse martensite-austénite, montrent que les deux origines de la plasticité de transformation: l'accommodation anisotrope de l'écoulement plastique et l'orientation favorable des variants de martensite formée, interviennent toutes les deux. L'amplitude de la plasticité de transformation est attribuée à la contribution de chacune de ces origines, qui est à son tour déterminée par le mode d'accommodation des déformations de transformation, fonction du niveau de la contrainte appliquée. Plus avant, une source importante de la plasticité de transformation a été signalée: la modification du mode d'accommodation de la déformation de bain due à la contrainte appliquée. Cette modification est considérée prépondérante pour les transformations se produisant dans le domaine de déformation plastique de l'austénite dans le cas des essais dynamiques, due à l'existence des dislocations mobiles
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Lalire, Fanny. "Étude de la transformation martensitique et de la reversion de l’alliage PuGa 1at.%." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0308/document.
Full textAbstract:
L’alliage PuGa 1at.% stabilisé en phase δ n’existe que dans un état métastable et présente donc un caractère très sensible à l’environnement extérieur (transformation de phase sous sollicitations thermiques et mécaniques). L'originalité de ce travail consiste en une caractérisation quantitative In Situ de la transformation martensitique δ → α’ (nature et fraction des phases en présence, évolutions de paramètres de maille et microdéformations générées...) ainsi qu’en une étude microstructurale associées à différentes conditions de transformation (températures et sollicitations mécaniques). Le caractère isotherme pour la transformation de l’alliage PuGa 1at.% a été confirmé. L’analyse des cinétiques de transformation isotherme menée avec le modèle de Pati et Cohen a permis de discuter les différents phénomènes mis en jeu lors de la transformation (germination autocatalytique, interaction entre le nouveau variant formé et la matrice). Les modifications engendrées lorsque la matière est contrainte (augmentation de température Ms, orientation des produits de transformation) ont pu être calculées à partir du formalisme de Patel et Cohen. Des simulations numériques microstructurales ont également été réalisées afin d’appréhender l’effet des contraintes associées à la déformation libre de transformation sur la morphologie et l’arrangement des plaquettes de martensite, en regard aux observations expérimentales par microscopie optique et microscopie électronique à balayage. La confrontation directe de l’ensemble des résultats obtenus a permis de mettre en évidence l’influence majeure des contraintes accumulées dans la matière durant la transformation. En effet, alors qu’un effet auto-catalytique contrôle largement les premiers instants de la cinétique, une accumulation d’interactions mécaniques défavorables apparait progressivement expliquant le caractère partiel de cette transformation. L’étude de la transformation martensitique transformée à basses températures et sous contraintes a été complétée par l’étude de sa réversion en phase δ afin de comprendre les différents mécanismes pilotant cette réversion. Ce travail a montré l’existence d’une compétition entre deux modes de réversion direct et indirect, ce dernier étant étroitement lié à la mobilité du gallium et la stabilité thermodynamique des différentes phases de l’alliage en températureThe δ-stabilized PuGa 1at.% is only in a metastable state and therefore is very sensitive to the external environment (phase transformation under thermal and mechanical loading). The originality of this work consists in a quantitative In Situ characterization of the δ → α' martensitic transformation (nature and amount of existing phases, evolution of lattice parameters and induced microstrains …) as well as a microstructural study conducted under different transformation conditions (temperature and mechanical loading). The isothermal character of the transformation kinetics in the PuGa 1at.% was confirmed. The analysis of the kinetics from the Pati and Cohen formalism gave the opportunity to investigate the mechanisms involved during the transformation (autocatalytic nucleation, interaction between the new variant formed and the matrix). Modifications induced in a stressed material (increase in temperature Ms, crystallographic orientation of transformation products) were calculated from the Patel and Cohen formalism. Microstructural numerical simulations were also performed in order to understand the effect of elastic interactions associated with transformation eigenstrain on the martensite plate morphology and plates arrangement in regard of the observations by SEM and OM. The direct confrontation of all results highlighted the large influence of accumulated stresses in the material during the transformation. Indeed, while an autocatalytic effect controls the first steps of the kinetic, an accumulation of unfavorable mechanical interactions occurs gradually explaining the partial nature of this transformation. The study of the martensitic transformation occurring at low temperature and under stresses was complemented by the study of its reversion into the δ phase in order to grasp the different mechanisms driving this reversion. This work shows the existence of competition between direct and indirect reversion modes, the latter being closely related to the mobility of gallium and to the thermodynamic stability of different phases of the alloy versus temperature
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Zou, Naifu. "Deformation mechanisms of polycrystalline Ni-Mn-Ga alloy induced by mechanical and thermo-mechanical training." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0358.
Full textAbstract:
L’entraînement par application d’un champ externe s'est révélé être un moyen efficace d'améliorer la déformation induite par champ magnétique (Magnetic-Field-Induced Strain MFIS) dans les alliages Heusler de type Ni-Mn-Ga, en éliminant les variantes défavorables. Pour guider la procédure de l’entraînement, les mécanismes de l’entraînement des alliages à martensite 5M ou NM ont été étudiés, alors que ceux des alliages à martensite 7M ne sont pas entièrement clarifiés. Dans ce travail, les mécanismes de l’entraînement mécanique et thermomécanique ont été étudiés en analysant l'évolution de la microstructure et de l'orientation cristallographique au cours de ces processus. Tout d'abord, des caractérisations de microstructure et d'orientation cristallographique ont été réalisées dans l'état recuit sur l'alliage Ni50Mn30Ga20 préparé par solidification directionnelle. Cinq colonies transformées à partir d'un grain parent d'austénite ont été observées avec chaque colonie consistant en quatre variantes avec les relations d’orientation de Type-I, Type-II et composé transformation (TrF)-macle rapports. En supposant une charge de compression appliquée le long de la direction de solidification (SD), les cinq colonies pourraient être divisées en deux groupes par rapport au facteur de Schmid (Schmid Factor SF) des systèmes de démaclage de Type-I/Type-II TrF-macle des variantes dans la colonie : trois d'entre eux ont des SF élevés et désignés comme des colonies élevées de SF et les deux autres colonies de SF inférieurs. Ensuite, une compression unidirectionnelle a été effectuée sur l'alliage avec la charge appliquée le long de SD. En caractérisant l'évolution de la microstructure et le changement d'orientation cristallographique, les mécanismes de déformation ont été analysés. La déformation au stade précoce était principalement située dans certaines bandes initiées à partir des colonies de SF élevés et traversant les colonies de SF inférieurs. Le démaclage de Type-II/Type-I TrF-macle s'est produit principalement dans des colonies de SF élevés, ce qui a entraîné l'épaississement des variantes 7M favorables au détriment des variantes adjacentes. Les systèmes de maclage de Type-I/Type-II déformation (DeF)-macle et de réarrangement des variantes dans les colonies de SF inférieurs ont été activés, ce qui a entraîné la formation de nouvelles variantes 7M et NM. Les déformations correspondantes dans les colonies de SF inférieurs sont fortement coordonnées avec celles des colonies de SF élevés permettant la formation des bandes de déformation et l'accommodation de la déformation macroscopique. Au cours du stade avancé, le maclage de Type-I/Type-II DeF-macle et le réarrangement ont progressé pour coordonner la déformation macroscopique. Le processus de réarrangement inverse a été activé pour accommoder la déformation locale. Les nombres de colonies et de variantes sont considérablement réduits. Le chemin et le produit de la transformation martensitique ont également été fortement influencés par la déformation macroscopique imposée. Sous une petite charge, l'austénite transformée en martensite 5M suit à la fois l’OR Pitsch et une nouvelle OR plutôt que le martensite 7M auto-accommodée sous l’OR Pitsch. Avec l'augmentation de la charge appliquée, l'austénite s'est transformée presque simultanément en martensite 7M sous une nouvelle OR et en martensite 5M. Après la transformation martensitique, 5M s’est ensuite transformé en martensite 7M avec la diminution de la température sous la charge appliquée. La transformation martensitique a été modifiée par la contrainte externe en termes de produit de la transformation et de chemin de transformation pour accommoder la déformation macroscopique imposée. Ce travail offre de nouvelles idées sur les mécanismes de déformation des alliages Ni-Mn-Ga [...]External field training is proven to be an effective way to improve the magnetic-field-induced strain (MFIS) in Ni-Mn-Ga Heusler type alloys by eliminating the unfavorable variants. To guide the training procedure, the training mechanisms of alloys with 5M or NM martensite have been investigated, whereas those for alloys with 7M martensite are not fully clarified. In this work, the mechanisms of mechanical and thermo-mechanical training were studied by analyzing the microstructure and crystallographic orientation evolution during these processes.Firstly, microstructure and crystallographic characterizations were performed on the as-annealed Ni50Mn30Ga20 alloy. 5 colonies transformed from one parent austenite grain were observed with each colony consisting of four variants with Type-I, Type-II and compound Transformation (TrF)-twin relations. By assuming an applied compressive load along the solidification direction (SD), 5 colonies could be divided into two groups with respect of the Schmid factor (SF) of detwinning systems of Type-I/Type-II TrF-twin of the in-colony variants: three of them have high SF and referred to as high SF colonies and the other two low SF colonies.Then unidirectional compression was performed on the alloy with the load applied along the SD. By characterizing the microstructure evolution and crystallographic orientation change, the deformation mechanisms were analyzed. The deformation in the early stage was mainly located in some band regions initiated from the high SF colonies and going through the low SF colonies. The detwinning of Type-II/Type-I TrF-twin occurred primarily in high SF colonies, resulting in the thickening of the favorable 7M variants at the expense of the adjacent variants. The twinning of Type-I/Type-II Deformation (DeF)-twin and shuffling systems of the variants in low SF colonies were activated, leading to the formation of new 7M variants and NM. The corresponding strains in the low SF colonies were highly coordinated with those in the high SF colonies allowing the formation of the deformation bands and the accommodation of the macroscopic strain. During the late stage, twinning of Type-I/Type-II DeF-twin and shuffling further progressed to coordinate the macroscopic strain. Reverse shuffling process was activated to accommodate the local deformation. The numbers of colony and variant were greatly reduced.The path and the product of martensitic transformation were also strongly affected by the imposed macroscopic deformation. Under a small load, austenite transformed to 5M martensite following both the Pitsch and a new OR rather than the self-accommodated 7M martensite under the Pitsch OR. With the increase of the applied load, austenite transformed almost simultaneously to 7M martensite under a new OR and 5M martensite. After the martensitic transformation, 5M further transformed to 7M martensite with the decrease of the temperature under the applied load. The martensitic transformation was modified by the external stress in terms of the transformation product and the transformation strain path to accommodate the imposed macroscopic deformation.This work offers new insights into the deformation mechanisms of the Ni-Mn-Ga alloys under unidirectional compression that are useful for the design of effective training procedures and provides new perspectives on further investigations of external field training on Ni-Mn-Ga alloys
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Chai, Y. W. "Martensitic transformation in alloys." Thesis, University of Liverpool, 2004. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.414833.
Full text
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Chen, Zhenglin. "Modeling of Microstructure Evolution Induced by Surface Mechanical Attrition Treatment in TWIP/TRIP Steels." Thesis, Troyes, 2020. http://www.theses.fr/2020TROY0017.
Full textAbstract:
Ce travail est centré sur la modélisation de l’évolution de microstructures induite par le procédé SMAT pour des aciers TWIP/TRIP. Les caractéristiques de base d’un acier TWIP/TRIP sont mises en évidence par MEB, DRX et nanoindentation. La nanoindentation est appliquée sur différentes couches pour l’étude des propriétés mécaniques du matériau à gradient de microstructure. Un modèle basé sur la densité de dislocations tenant compte de l’influence du maclage et de la transformation de phase martensitique dans un acier TWIP/TRIP est proposé pour étudier l’influence des paramètres induits par SMAT. Ensuite, la densité de dislocations dans l’austénite et celle dans la martensite ainsi que les fractions volumiques de macles et de martensite au cours d’un impact sont évaluées numériquement avec un modèle d’éléments finis. Par ailleurs, afin d’étudier l’évolution de l’endommagement pendant le processus d’impact, l’endommagement a été introduit dans le modèle de la densité de dislocations. Enfin, un modèle visco-élastoplastique basé sur la densité de dislocations considérant l’effet de la taille de grain, le maclage et le taux de déformation a été proposé afin de mieux comprendre les effets du SMAT sur les propriétés mécaniques d’un acier TWIP/TRIP avec gradient de microstructure. Ainsi, pour étudier la réponse globale du matériau SMATé, la loi de mélange est utilisée en considérant le gradient du matériau comme une structure composée de différentes couches avec des microstructures et des propriétés mécaniques différentesThis work focuses on modeling the microstructure evolution induced by SMAT in TWIP and/or TRIP steels. The features of the generated gradient microstructure of a 304L TWIP/TRIP steel are characterized by SEM, XRD, and nanoindentation. Nanoindentation is applied on different layers for the investigation of the mechanical properties of the gradient microstructure. Based on the experimental results, a dislocation density model considering the influence of twinning and martensitic transformation of TWIP/TRIP steel is proposed to investigate the effect of SMAT controlling parameters. Then the dislocation density of the austenite and that of the martensite as well as the volume fraction of twinning and martensitic transformation during impact loading is numerically evaluated using a full finite element model. Afterwards, to study the evolution of the damage during the SMAT process, the damage was introduced in the dislocation density model. Finally, a dislocation density based visco-elastoplastic model considering the effect of grain size, dislocation density, twin, and strain rate was proposed to further understand the effect of impact loadings on the mechanical properties of TWIP/TRIP steel with gradient microstructure based on the results of nanoindentation tests. Then to study the overall elastoplastic response of the SMATed material, the rule of mixtures is used by considering the gradient material as a gradient structure consisting of different layers with distinct microstructures and mechanical properties
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Behrens, Gesa. "The martensitic transformation in zirconia." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 1993. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1057156303.
Full text
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Yahiaoui, Mustapha. "Durcissement superficiel d’aciers inoxydables austénitiques par jet d’azote cryogénique à hautes pressions." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0373.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse, porte sur le développement d’une technique originale de traitement de surface par jet d’azote cryogénique. Ce procédé a été initialement développé pour le décapage et le nettoyage des surfaces. Il est ici utilisé pour obtenir un durcissement superficiel sans altération ou endommagement de la surface du matériau traité. Sous certaines conditions, dans un premier temps, nous avons appliqué la technique jet d’azote en conditions statiques de traitement afin de cartographier les domaines d’utilisation du jet en fonction des paramètres de procédé (distance de tir et temps d’exposition). On montre, un durcissement superficiel sans endommagement de la surface du matériau cible (acier austénitique AISI 316L). L’influence de la distance à laquelle la surface est traitée (distance de tir) et le temps d’exposition du jet sur l’évolution de la microstructure, le durcissement et l’endommagement en surface de l’acier AISI 316L a été étudiée. Des analyses par microscopie électronique à balayage, des analyses d’images ainsi que des mesures de microdureté ont été effectuées sur les microstructures des surfaces traitées pour quantifier les effets de traitement par jet d’azote. Le durcissement en surface, du essentiellement à la transformation martensitique, est ainsi quantifié selon les conditions d’essai. Dans un second temps, un traitement en conditions cinématiques a été réalisé en vue d’obtenir un durcissement superficiel sans endommagement de matière. Les essais de traitement en conditions cinématiques ont été essentiellement réalisés sur les surfaces d’aciers austénitiques instables, l’AISI 316L et l’AISI 304L et, ponctuellement sur l’acier stable, l’AISI 310s. L’influence de la vitesse d’avance du jet et la pression de consigne sur l’évolution de la microstructure, les fractions de martensites formées et le niveau de durcissement en surface d’aciers AISI 316L et AISI 304L ont été étudiées. Les analyses EBSD, MEB ainsi que les mesures de microdureté réalisées sur les surfaces traitées ont permis de mettre en évidence le lien entre le niveau de durcissement et la quantité de martensite induite. Le durcissement de la surface de l’acier AISI 310s, qui reste très faible comparé à celui d’aciers instables, est le résultat de l’écrouissage de sa phase austénitique. Il a été également montré qu’un traitement avec un double passage du jet conduit à l’amélioration de la microdureté en surface des trois aciers traitésThis work focuses on the study of an original surface treatment technique that uses supercritical cryogenic nitrogen jet. This process was initially designed for environmentally friendly surface cleaning, where indeed such gas recycles in the air after operation. In the present work, this technique is implemented for surface hardening use without damage of the surface to be treated. Two types of operation cases are studied: static jet tool impingement, cinematic using jet tool scanning on the top surface. In fact, these two static and cinematic treatment cases can be used in industrial operations. In the first stage, the treatment was performed under static conditions in order to map the domains of use of the process. Variation of the experimental parameters (standoff distance and dwell time - treatment time-) made possible to define several uses of the nitrogen jet. In particular the hardening without any damage of the surface of the material to be treated such as AISI 316L stainless steel. Thus, the influence of the standoff distance and the dwell time on the evolution of surface microstructure and damage and hardening was studied. To quantify the effects of nitrogen jet on the microstructure, SEM (Scaning Electrons Microscope) observations and micro hardness measurements were carried out on the treated surfaces. As a result, for different conditions of treatment, the relationship between hardness and martensite rate during surface transformation process, is shown and plotted. Secondly, we focus on hardening without surface damage. The treatments were essentially carried out on both AISI 316L and AISI 304L metastable stainless steels. The influence of both torch velocity and jet static pressure on the variation of microstructure, martensite fractions and hardening level, was also studied and discussed. Thanks to both SEM/EBSD analysis and micro hardness measurements, the relationship between martensite rate and increase of hardness, is highlighted. It is also established that the treatment using several passes allows to increase the surface micro hardness without damage. Finally, it is found that, for some particular working parameters, the nitrogen jet process can also be used for surface hardening without martensitic transformation
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Hoda, Sadat Emami Meibody. "Influence de la substitution du nickel sur les propriétés d’hydrogénation de TiNi pour des applications d’alliage à mémoire de forme et de batteries NiMH." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST1137.
Full textAbstract:
Cette thèse vise à améliorer les propriétés d'alliage à mémoire de forme et de stockage d'hydrogène du TiNi par des substitutions chimiques sur le sous-réseau de Ni. L'effet de la substitution de Ni par Pd, Cu et Co sur les propriétés structurales, la transformation martensitique et les propriétés d'hydrogénation de TiNi, a été étudiée par des techniques structurales (diffraction des Rayons-X et des neutrons sur poudre), calorimétriques, par réaction solide-gaz et par mesure électrochimique. Des calculs de type DFT ont été effectués pour mettre en évidence les modifications de la structure électronique sur les propriétés d'hydrogénation. Les trois substitutions, TiNi1-zMz (M = Pd, Cu et Co; z ≤ 0,5), conduisent à la formation de composés pseudo-binaires. La substitution par Pd et par Cu augmentent le volume de la maille de TiNi, alors que celle par Co possède un effet inverse. Les températures de transformation martensitique suivent la même tendance que les changements de volume. Ils augmentent fortement pour M = Pd et légèrement pour M = Cu, tandis qu'elles diminuent pour M = Co. Les propriétés d'hydrogénation sont très sensibles à la nature chimique des substitutions. La capacité diminue fortement avec la substitution par Pd, modérément avec le Cu et reste stable pour le M = Co. Contrairement à l'effet attendu par des considérations géométrique, la substitution par Pd et par Cu diminuent la stabilité des hydrures. Les calculs DFT montrent qu'un effet électronique, et non géométrique, régit la stabilité des hydrures pour M = Pd. La substitution par le cobalt induit une formation de plusieurs hydrures par étapes successives, observée par mesure d'isothermes pression-composition en multiple plateaux. Pour les applications, la substitution de Ni par Cu avec une faible teneur (z = 0,2) augmente la capacité de décharge électrochimique de TiNi de 150 à 300 mAh/g en raison de la déstabilisation de l'hydrure. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour l'utilisation d'alliages TiNi comme électrodes de batteries Ni-MH. En revanche, la substitution par Pd ou Cu (avec z = 0,5) est très efficace pour réduire la réactivité de TiNi avec l'hydrogène, et est donc intéressante pour des applications à mémoire de forme sous un environnement réducteurThe PhD thesis aims to improve shape memory and hydrogen storage properties of TiNi by chemical substitutions in the Ni sub-lattice. The effect of Pd, Cu and Co substitutions on crystal structure, martensitic transformation and hydrogenation properties of TiNi has been studied by structural (X-ray and neutron powder diffraction), calorimetric, solid-gas and electrochemical means. Ab initio DFT calculations were done to highlight electronic effects on hydrogenation properties. The three substitutions, TiNi1-zMz (M = Pd, Cu and Co; z ≤ 0.5), lead to the formation of pseudobinary compounds. Substitutions by Pd and Cu increase the unit-cell volume of TiNi, whereas the reverse effect occurs for Co. Martensitic transformation temperatures correlate with volume variations. They increase strongly for M = Pd and slightly for M = Cu, whereas M = Co decreases it. Hydrogenation properties are very sensitive to chemical elements substitution. The capacity decreases strongly for M = Pd, moderately for M = Cu and remains stable for M = Co. Contrary to expected effect by geometric model, both Pd and Cu substitutions decrease the stability of hydrides. DFT calculations show that electronic rather than geometric effects govern hydride stability for M = Pd. Co substitution induces step-wise formation of hydrides with a multi-plateau behaviour in pressure-composition isotherms. As concerns applications, low amount of Cu substitution (z =0.2) increases the electrochemical discharge capacity of TiNi from 150 to 300 mAh/g due to hydride destabilization. This opens new perspectives for using TiNi-based alloys in Ni-MH batteries. In contrast, Pd and high amount of Cu substitution (z = 0.5) are effective to decrease TiNi reactivity towards hydrogen, and therefore attractive for shape memory applications under reductive environment
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Esham, Kathryn V. "The Effect of Nanoscale Precipitates on the Templating of Martensite Twin Microstructure in NiTiHf High Temperature Shape Memory Alloys." The Ohio State University, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1494251602171757.
Full text