本研究では、エピタキシャルNi-Mn-Ga薄膜を対象に、フラッシュランプアニーリング(FLA)による高速加熱・冷却を行い、マルテンサイト組織の形成過程を調べた。
まず、ゆっくりとした冷却により形成される参照状態の階層的なマルテンサイト組織について説明した。この組織は、ナノスケールの双晶構造(レベル1)から、メソスケールの双晶構造(レベル3)、さらに巨視的な双晶構造(レベル5)まで、5つのレベルの階層性を持つ。
次に、FLAによる高速加熱・冷却の影響を、各階層レベルで詳細に分析した。その結果、以下の3つのメカニズムが組織形成に影響を及ぼすことが明らかになった:
これらのメカニズムにより、ナノスケールからマクロスケールまでの各階層レベルで観察された組織変化を説明できる。特に、時間の不足(メカニズム2)により、ナノ双晶の秩序化が阻害され、核生成が促進されること、また熱応力(メカニズム3)により双晶構造の再配列が起こることが明らかになった。
本研究は、高速変態過程における組織形成ダイナミクスの理解に大きく貢献するものであり、高性能な形状記憶合金デバイスの開発に重要な知見を与えるものと期待される。
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