Etude d'alliages à mémoire de forme base Ru pour applications hautes températures

by Karine Chastaing

Doctoral thesis in Physique et chimie des matériaux

Under the supervision of Richard Portier.

defended on 2007

in Paris 6 .

  • Alternative Title

    Ru-based high temperature shape memory alloys


  • Abstract

    Shape memory alloys (SMAs) have the ability to perform both sensing and actuating functions. The operating temperatures of most SMAs depend on their martensitic transformation (MT) temperature. Ru-based alloys demonstrate both shape memory effect and high MT temperatures, which makes them a very promising option for high temperature SMAs. The determination of the crystallographic structures and the MT temperatures, which demonstrate both high stability and low hysteresis, enabled to clarify the literature phase diagram and to separate Ru-based alloys into two categories: • Alloys undergoing a single MT which takes place on cooling from the cubic B2 beta-phase to a body centered tetragonal beta’-phase. This MT gives rise to a highly twinned microstructure with a (101) compound twinning mode • Alloys undergoing two displacive transformations on cooling as follows: beta beta’ beta’’. The second transformation gives rise to a monoclinic beta’’ phase, which formation involves translation variants. The maximal shape recovery associated to each transformation was quantitatively studied and related to in situ TEM observations of the mechanisms involved during deformation. It was shown that the beta/beta’ MT is mainly responsible for the SME. Thermomechanical cycling was undertaken to perform the beta/beta’ MT under constant load and was able to induce two-way shape memory effect.


  • Abstract

    Les alliages base Ru allient effet mémoire de forme simple et températures de transformation martensitique élevées (entre 300°C et 1100°C). L’objectif de cette thèse est d’établir une base de connaissances sur le comportement haute température de ces alliages, afin de déterminer s’ils peuvent être utilisés comme AMF haute température. La détermination des températures de transformations, qui présentent une faible hystérésis ainsi qu’une grande stabilité au cyclage thermique, couplée à celle des structures cristallines a permis de réviser les diagrammes de phase des systèmes RuNb et RuTa et de classer les alliages en deux catégories. La première correspond aux alliages de structure tétragonale. Ils présentent une transformation martensitique de la phase cubique beta stable à haute température vers la martensite beta’ tétragonale qui donne lieu à l’ambiante à une microstructure maclée selon les plans de type (101)t. Entrent dans la seconde catégorie les alliages de structure monoclinique. A la transformation précédente s’ajoute au refroidissement une deuxième transformation de la phase beta’ vers la phase beta’’ monoclinique qui fait intervenir des variants de translation. La quantification des déformations maximales récupérées associées à chacune des transformations et l’observation in situ de la réorganisation des variants sous contrainte ont montré que l’effet mémoire simple est essentiellement associé à la transformation beta/beta’. L’influence de l’application d’une contrainte sur la déformation associée à cette transformation a été étudiée lors de cycles thermomécaniques. Ceux-ci ont permis l’obtention d’un effet mémoire double à la transformation beta/beta’.

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This thesis has resulted in a publication by in 2009 by [CCSD] [diffusion/distribution] in Villeurbanne

Etude d'alliages à mémoire de forme base Ru pour applications hautes températures

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Informations

  • Details : 1 vol. (208 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 201-208. 77 réf. bibliogr.

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  • Library : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Available on site in the applicant institution
  • Odds : T Paris 6 2007 313
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