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AbstractAbstract
[en] In this Thesis we present a study of the fcc and hcp relative phase stability in the Fe-Mn and Fe-Mn-Co systems. In particular, we have investigated the effect of two main factors affecting the relative phase stability: changes in the chemical composition of the alloys and changes in the density of crystalline defects in the microstructure.In order to analyse the effect of chemical composition, we have performed an experimental study of the fcc/hcp martensitic transformation temperatures in Fe-Mn-Co alloys in the composition range lying between 15% and 34% Mn, and between 1% and 16% Co.We have measured the martensitic transformation temperatures by means of dilatometry and electrical resistivity.We have combined this information with measurements of the fcc/hcp martensitic transformation temperatures in Co-rich alloys to perform a modelling of the Gibbs energy function for the hcp phase in the Fe-Mn-Co and Fe-Co systems.We found that, for alloys in the Mn range between 17% and 25%, Co additions tend to stabilise slightly the fcc phase.In the alloys with Mn contents below that range, increasing the amount of Co stabilise the bcc phase. In alloys with Mn contents above 25% the Neel temperature is depressed by the addition of Co, which stabilise the hcp phase.In order to investigate the effect of changes in the density of crystalline defects, we have performed thermal cycling experiments through the fcc/hcp martensitic transformation in Fe-Mn, Fe-Mn-Co and Fe-Mn-Si alloys.We have applied the thermodynamic description obtained before in order to analyse these experiments.We found in the thermal cycling experiments a first stage where the martensitic transformation is promoted.This stage occurs in all the studied alloys during the first cycle or the two first cycles.Increasing the number of thermal cycles, the promotion stage is replaced by an inhibition of the transformation stage.We propose a possible microstructural interpretation of these phenomena where the plastic deformation of the fcc phase plays a fundamental role.According to this interpretation, the promotion stage is related with the increment in the density and size of stacking faults in the fcc phase, which act as nucleation sites for hcp.The inhibition stage reflects the progressive increment in the density of total dislocations in the fcc phase, which interfere with the movement of the transformation interfaces.In order to analyse this model, we have performed two different kind of experiments.First, we have designed experiments oriented to identify the effect of increasing the plastic deformation of the fcc phase on the martensitic transformation temperatures.Second, we have observed the microstructure of thermal-cycled and non-cycled samples by means of transmission electron microscopy.Both kind of experiments allowed u s to confirm and refine the proposed model
[es]
En esta tesis presentamos un estudio de la estabilidad relativa de fases fcc y hcp en sistemas Fe-Mn y Fe-Mn-Co.En particular, investigamos el efecto de dos factores que modifican la estabilidad relativa de fases: cambios en la composicion quimica de las aleaciones y cambios en la concentracion de defectos cristalinos en la microestructura de las mismas.Para analizar el efecto de la composicion quimica, realizamos un estudio experimental de las temperaturas de transformacion martensitica fcc/hcp en aleaciones Fe-Mn-Co en un intervalo de composiciones que va del 15% al 34% de Mn y del 1% al 16% de Co.Utilizamos las tecnicas de dilatometria y resistividad electrica.Combinamos esta informacion con mediciones propias de temperaturas de transformacion martensitica fcc/hcp en aleaciones ricas en Co del sistema Fe-Co para realizar un modelado de la funcion de Gibbs de la fase hcp de los sistemas Fe-Mn-Co y Fe-Co.Encontramos que, para aleaciones con contenidos de Mn entre el 17% y el 25% de Mn, el agregado de Co tiende a estabilizar levemente la fase fcc. En aleaciones con contenidos de Mn menores que las de dicho intervalo, el Co actua estabilizando la fase bcc.Por otra parte, en aleaciones con contenidos de Mn mayores que el 25%, el aumento en el contenido de Co disminuye la temperatura de Neel de las aleaciones, estabilizando asi la fase hcp.Para investigar el efecto de cambios en la concentracion de defectos cristalinos, realizamos experimentos de ciclado termico a traves de la transformacion martensitica fcc/hcp en aleaciones Fe-Mn, Fe-Mn-Co y Fe-Mn-Si.Utilizamos las descripciones termodinamicas obtenidas para analizar estos experimentos.En todos los casos encontramos durante el ciclado una primera etapa, que dura uno o dos ciclos termicos, de promocion de la transformacion martensitica.Al aumentar el numero de ciclos termicos, dicha etapa es sustituida por otra de inhibicion de la transformacion.Proponemos una explicacion microestructural para estos fenomenos que asigna un rol fundamental a la deformacion plastica de la fase fcc.Segun esta explicacion, la etapa de promocion esta relacionada con el aumento en la densidad y tamano de fallas de apilamiento en la matriz, que actuan como sitios de nucleacion para la fase hcp.La etapa de inhibicion, por su parte, refleja el paulatino aumento en la densidad de dislocaciones perfectas en la fase fcc, que dificultan el avance de las interfases en la transformacion.Para analizar la validez de este modelo, realizamos dos diferentes tipos de estudios.Por una parte, disenamos experimentos para estudiar el efecto del incremento de la deformacion plastica de la fase fcc sobre las temperaturas de transformacion martensitica.Por otra parte, realizamos observaciones de microscopia electronica de transmision sobre muestras cicladas y no cicladas. Estos experimentos de deformacion plastica y las observaciones de microscopia electronica, nos permitieron corroborar y refinar el modelo propuestoOriginal Title
Transformacion martensitica, estabilidad relativa de fases fcc y hcp, y efectos del ciclado termico en aleaciones Fe-Mn y Fe-Mn-X (X = Co, Si)
Primary Subject
Source
1999; 218 p; Thesis(Ms.D)
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
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