Термокинетическая ЭДС при обратном фазовом переходе в никелиде титана как способ записи информации

The external factors that influence on the thermokinetic EMF value in the Ti – 50 at.% Ni samples were determined. A method for setting thermokinetic EMF in certain sections of the TiNi wire was developed. The thermokinetic EMF value was measured directly using a digital millivoltmeter MNIPI V7-72. The sections of the Ti – 50 at.% Ni wire samples were subjected to tensile tests on a tensile machine IP 5158-5. On the basis of calorimetric studies, the kinetics of martensitic transformations was investigated. It was found that the direct phase transition affects the thermokinetic EMF value of the Ti – 50 at.% Ni during thermal cycling. Thermal cycling in the temperature range of the complete martensitic transformation causes the thermokinetic EMF value reduction by 0.16 mV by the 15th temperature cycle. The degradation of the thermokinetic EMF value by 0.04 mV took place during thermal cycling in the temperature range of the incomplete martensitic transformation by the 70th thermal cycle. The thermokinetic EMF value was restored to 0.22 mV with increasing temperature to 240 °С, as in the case of annealing at temperatures of 400÷800 °С. The thermokinetic EMF value is associated with a change in physical and mechanical properties of the alloy during thermal cycling. It is characterized by a change in stages of the phase transition and a shift of the characteristic temperatures. On the basis of the obtained experimental data, a method was proposed for a purposeful setting of extended TiNi wire sections with the thermokinetic EMF value from 0 to 0.6 mV, using different methods of influence on its value (thermal cycling, deformation, temperature change in heating zone). The proposed technical solution can be used as a method for information recording.Установлены закономерности влияния внешних факторов на термокинетическую ЭДС в образцах Ti – 50 ат.% Ni, а также разработан способ задания термокинетической ЭДС на определенных участках TiNi-проволоки. Термокинетическую ЭДС измеряли прямым способом с помощью цифрового милливольтметра МНИПИ В7-72. Деформирование участков проволочных образцов Ti – 50 ат.% Ni осуществляли на испытательной машине ИП 5158-5. На основании результатов калориметрических исследований исследовали кинетику мартенситных превращений. Установлено, что на величину термокинетической ЭДС Ti – 50 ат.% Ni при термоциклировании влияет степень прямого фазового перехода. Термоциклирование в интервале температур полного мартенситного превращения к 15-му термоциклу стабилизирует значения термокинетической ЭДС на 0,16 мВ. Тогда как термоциклирование в интервале температур неполного мартенситного превращения приводит к вырождению термокинетической ЭДС: к 70-му термоциклу она составляет 0,04 мВ. Увеличение температуры в зоне нагрева до 240 °С позволяет восстановить значение термокинетической ЭДС до 0,22 мВ, как и для случая отжига при температурах 400÷800 °С. Величина термокинетической ЭДС при термоциклировании связана с изменением физико-механических свойств сплава и характеризуется изменением стадийности и смещением характеристических температур фазового перехода. На основе полученных экспериментальных данных предложен способ целенаправленного задания протяженных участков TiNi-проволоки со значением термокинетической ЭДС от 0 до 0,6 мВ, используя различные способы воздействия (термоциклирование, деформирование, изменение температуры в зоне нагрева) на ее величину. Предлагаемое техническое решение может быть использовано в качестве способа записи информации

Влияние термообработки на величину термокинетической ЭДС при обратном фазовом переходе в никелиде титана

The effect of duration and annealing temperature in the range of 400–800 °C on the thermokinetic EMF value in titanium nickelide, the composition of which is close to the equi-atomic one, at a reverse phase transition was investigated. Thermokinetic EMF was measured directly using a digital millivoltmeter MNIPI V7-72. The phase and elemental composition of the alloy and the kinetics of thermoelastic phase transformations have been checked by X-ray diffraction and calorimetric studies, and X-ray microanalysis. Annealing at temperatures of 500 and 800 °C leads to an increase in the thermokinetic EMF value from 0.22 to 0.25 mV. Removal of the oxide layer from the sample surface annealed at 700 °C for 0.5 h leads to an increase in the thermokinetic EMF value from 0.22 to 0.26 mV for the 1-st thermal cycle. It was found that thermal cycling causes a decrease in the thermokinetic EMF values down to 0.98 mV for the 20th thermal cycle for the samples without an oxide layer and to 0.3 mV for the samples with an oxide layer, respectively. With the increase in annealing time up to 20 h at 700 °C, the decrease in the thermokinetic emf value to 0.16 mV was observed. The thermokinetic EMF value after heat treatment is associated with changes in the physical and mechanical properties of the alloy and characterized by a shift of the characteristic temperatures of the phase transition. The research results are important for understanding the physics of thermoelectric phenomena in shape memory alloys during nonstationary heating and can be used both to control the homogeneity of their physical and mechanical properties and to design smart actuators and sensors, mechanisms of control systems.Определена зависимость термокинетической ЭДС при обратном фазовом переходе в никелиде титана состава, близкого к эквиатомному, от продолжительности и температуры отжига в интервале 400÷800 °С. Термокинетическую ЭДС измеряли прямым способом с помощью цифрового милливольтметра МНИПИ В7-72. Анализ фазового, элементного состава сплава и кинетику термоупругих фазовых превращений проводили на основании результатов рентгеноструктурных и калориметрических исследований, микрорентгеноспектрального анализа. Установлено, что отжиг при температуре 500 и 800 °С приводит к росту термокинетической ЭДС от 0,22 до 0,25 мВ. Удаление оксидного слоя с поверхности образца после отжига при 700 °С в течение 0,5 ч приводит к росту величины термокинетической ЭДС в первом термоцикле от 0,22 до 0,26 мВ. Термоциклирование образцов без оксидного слоя вызывает уменьшение термокинетической ЭДС за 20 термоциклов до 0,98 мВ, а при наличии оксидного слоя – до 0,3мВ. Увеличение времени отжига при 700 °С до 20 ч приводит к снижению термокинетической ЭДС до 0,16 мВ. Величина термокинетической ЭДС после термообработки связана с изменением физико-механических свойств сплава и характеризуется смещением характеристических температур фазового перехода. Результаты исследований важны для понимания физики протекания термоэлектрических явлений в сплавах с эффектом памяти формы при нестационарном нагреве и могут быть использованы как для контроля однородности их физико-механических свойств, так и при проектировании исполнительных элементов, интеллектуальных датчиков и механизмов систем управления