Косогор Анна Алексеевна PostDoc На фото: Анна Алексеевна Косогор

Научное направление:

Влияние статических и динамических механичных напряжений на термодинамические, упругие и магнитоупругие свойства сплавов с памятью формы.

Научный руководитель:
 
Владимир Васильевич Ховайло

Кафедра:
Функциональных нано систем  и высокотемпературных материалов



Победитель открытого международного конкурса на получение грантов НИТУ "МИСиС" для поддержки приглашения докторантов и молодых ученых с опытом международной работы для проведения совместных научных исследований в области развития научного направления в 2014-2015 гг. в целях реализации Программы повышения конкурентоспособности НИТУ «МИСиС» среди ведущих мировых научно-образовательных центров

Область научных интересов:

- Влияние старения и циклирования на функциональные свойства сплавов с эффектом памяти формы;

- Влияние кристаллографических дефектов на свойства кристаллических твердых тел;

- Магнитные, упругие, сверхупругие и магнитоупругие свойства сплавов с эффектом памяти формы;

- Абсорбция водорода в объемных образцах металлов и тонких металлических пленках.

IMG_4966.JPGОсновные научные достижения:

Разработана теория, описывающая влияние старения и циклирования на функциональные свойства сплавов с эффектом памяти формы;

Адаптация теории Ландау для описания мартенситных превращений в кристаллах с дефектами;

Теоретическая модель, описывающая фазовые превращения водорода в объемных образцах металлов и тонких металлических пленках.

Исследовательские проекты и контракты:

1. Трансформационное и динамическое поведение водорода в металлах (2012-2013, Уппсальский университет, Швеция, Уппсала).

2. Исследование влияния кристаллографических дефектов на сплавы с эффектом памяти формы, РФФИ (август-ноябрь 2013, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Россия, Москва).

3. Фазовые превращения водорода в тонких пленках и объемных металлических образцах, Национальная академия наук Украины (2013-2014, Институт магнетизма, Украина, Киев).

IMG_4986.JPG
Научное признание: Краткая биография внесена в Who's Who in the World.


Деятельность в МИСиС:
Влияние статических и динамических механических напряжений на термодинамические, упругие и магнитоупругие свойства сплавов с памятью формы.


Лекции, семинары в МИСиС:


-2014 Доклад «Влияние механических напряжений на упругий модуль сплава с эффектом памяти формы»

Хобби: Грибная охота, кот.

IMG_4854.JPG















Работа в НИТУ "МИСиС": 

Проведение научного исследования на тему «Влияние статических и динамических механических напряжений на термодинамические, упругие и магнитоупругие свойства сплавов с памятью формы »

Результаты работы:

№ п/п

 

Пункт плана работ научного исследования, в соответствии с которым были выполнены работы

Краткое содержание выполненных работ

Научные (научно-технические) результаты, полученные при проведении исследований

1

Составление выражения для потенциала Гиббса мартенситного превращения (МП) сплава с учетом внешних аксиальных и магнитоупругих напряжений. Построение фазовой диаграммы МП сплава и оценка изменения деформации МП в присутствии аксиальных и магнитоупругих напряжений.

1.1 В рамках теории  фазовых превращений Ландау был сконструирован параметр порядка и составлено выражение для потенциала Гиббса, описывающие мартенситное превращение (МП) в реальном (с дефектами) кристалле при наличии внутренних напряжений, создаваемых в сплаве кристаллическими дефектами, их реконфигурацией и/
или магнитным упорядочением. Была сконструирована фазовая диаграмма ферромагнитного сплава с дефектами, проходящего МП.

1.1.1 Показано, что магнитоупругое аксиальное напряжение, присутствующее в ферромагнитном состоянии сплава, приводит к значительному (в 3 раза) уменьшению температурного интервала мартенситного превращения по отношению к теоретическому значению, рассчитанного для парамагнитного состояния.

1.1.2 Даже относительно небольшие механические напряжения, которые дестабилизируют мартенситную фазу, могут сделать невозможным полное мартенситное превращение. Таким образом, существуют благоприятные термодинамические условия для «кинетического ареста» мартенситного превращения, в случае если превращение сопровождается появлением внутреннего напряжения.

 

 

1.2. Было рассчитано, как меняется деформация МП, упругий модуль и магнитострикция сплава при разных значениях аксиального напряжения. Было показано как с помощью разных мод предварительной обработки можно увеличивать или подавлять эффект магнитной памяти формы.

1.2.1 Внутреннее напряжение, которое может возникать при старении мартенсита вследствие пространственной реконфигурации подсистемы дефектов, значительно изменяет температурные зависимости параметров кристаллической решетки, модуля Юнга и магнитострикции ферромагнитного сплава с эффектом памяти формы.

1.2.2 Показано, что уменьшение магнитострикции мартенсита, вызванное аксиальным напряжением, может быть причиной экспериментально наблюденной остановки эффекта магнитной памяти формы в сплаве Ni-Mn-Ga при сжимающем напряжении около -3 МПа. Более того, стабилизация мартенсита после старения мартенсита может подавить эффект магнитной памяти формы. Старение мартенсита может расширить температурный интервал повышенной (присущей мартенситному превращению) магнитострикции и также в некоторых случая может наблюдаться увеличение температурного интервала эффекта магнитной памяти формы из-за старения мартенсита.

1.2.3 Дестабилизация мартенсита, возникающая при термомеханическом циклировании сплава после его выдерживания в мартенситной фазе, может увеличить магнитострикцию, таким образом,  способствуя эффекту магнитной памяти формы.

2

Учет перераспределения кристаллических дефектов при старении сплава, рассмотрение двух предельных случаев кристалла с идеально подстроенной конфигурацией дефектов, достижимой при бесконечном времени старения, и неравновесной конфигурацией дефектов, наблюдаемой сразу после МП. Оценка временных зависимостей внутренних напряжений, создаваемых перераспределением дефектов.

2.1 Численный метод Монте Карло был адаптирован для микроскопического моделирования влияния старения на мартенситное превращение сплава с эффектом памяти формы. Для этого было в рамках принципа симметрийного-согласования рассмотрено два предельных случая: свежий мартенсит с изотропной симметрией дефектов, соответствующей кубической фазе, и состаренный мартенсит, с пространственным распределением дефектов, соответствующим новой симметрии кристаллической решетки. Были построены зависимости структурного параметра порядка МП в зависимости от температуры для свежего и состаренного мартенсита.

2.1.1 Адаптированный численный метод Монте Карло для микроскопического моделирования влияния вакансий на мартенситное превращение сплава Ni-Mn-Ga.

2.1.2 Показано, что температура обратного МП превращения для сплава с подстроенной пространственной   конфигурацией дефектов больше чем температура для сплава с неподстроенной конфигурацией дефектов, что полностью соответствует экспериментам по старению мартенсита и принципу согласования симметрии.

2.1.3 Монте Карло расчеты показали, что температура МП уменьшается линейно при увеличении количества вакансий с коэффициентом 6 К на процент.

 

 

 

2.2 Макроскопическая теория Ландау была применена для описания временной зависимости температуры обратного МП от времени старения сплава, для этого рассматривались временные зависимости внутренних напряжений, создаваемых в сплаве в ходе пространственной реконфигурации кристаллических дефектов при старении сплава.

2.2.1 Были получены величины внутренних напряжений, возникающих в сплаве Ni-Mn-Ga при его старении, и их зависимости от температуры.

2.2.2 Показано, что два механизма старения мартенсита дают разный вклад во временную зависимость сдвига температуры обратного МП, что соответствует наблюдаемому на эксперименте двухэтапному процессу увеличения температуры МП. Оценен вклад каждого механизма в старение сплава Ni-Mn-Ga.

 

 

2.3 Сравнение макроскопического (теория Ландау) и микроскопического (Монте Карло расчеты) методов теоретического описания влияния дефектов на мартенситное превращения сплава Ni-Mn-Ga.

2.3.1 И теория Ландау и Монте Карло расчеты показали, что температура МП уменьшается линейно при увеличении количества вакансий с коэффициентом 6 К на процент.

2.3.2 Поскольку метод Монте Карло оперирует с концентрациями и типом дефектов, локализированных в определенных кристаллографических позициях, а теория Ландау имеет дело с внутренними давлениями и сдвиговыми напряжениями, эта работа связывает концентрацию дефектов и их пространственное распределение с внутренними давлениями и напряжениями, вызванными этими дефектами.

Комбинируя метод Монте Карло  с анализом стабилизации мартенсита в рамках теории Ландау, можно определить концентрацию вакансий, которая приводит к экспериментально наблюдаемому при старении мартенсита сдвигу температуры МП.

 

Публикации

№ п/п

Название статьи

 

ФИО авторов, являющихся членами научного коллектива

Название издания

 

Год, месяц (том, выпуск)

Импакт-фактор издания

1. Статьи, опубликованные членами научного коллектива в научных изданиях, индексируемых в базе данных  Web of Science, по направлению научного исследования

1.1

Martensitic transformation in shape memory crystal with defects: Monte Carlo simulations and Landau theory

Косогор А.А., Ховайло В.В.

Physical Review B

Статья находится на ревизии

3.664

1.2

Axial-stress-induced effects on ferromagnetic shape memory alloy: theoretical predictions as a guide for experiment

Косогор А.А.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials

Статья находится на рецензии

2.002






Назад к списку



Наши проекты

Последние комментарии



Яндекс.Метрика