Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất hợp kim nhớ hình nền Ni-Ti và Ni-Mn chế tạo bằng phương pháp nguội nhanh

Luận án này tập trung nghiên cứu các hợp kim nhớ hình (SMA), một loại vật liệu tiên tiến với khả năng khôi phục hình dạng ban đầu dưới tác động của nhiệt độ hoặc từ trường. Mặc dù hợp kim Ni-Ti được ứng dụng rộng rãi, chúng vẫn còn nhược điểm về biến dạng, tốc độ phản hồi và dải nhiệt độ hoạt động. Việc pha thêm các nguyên tố khác hoặc sử dụng phương pháp chế tạo mới như nguội nhanh có thể cải thiện đáng kể các tính chất này, đặc biệt là khả năng tạo ra hợp kim nhớ hình entropy cao (HESMA) với độ bền và khả năng chịu nhiệt vượt trội.

Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực vật liệu tiên tiến, kỹ sư phát triển sản phẩm trong ngành y sinh, hàng không vũ trụ, vi cơ, tự động hóa và cảm biến.

Luận án trình bày kết quả nghiên cứu toàn diện về cấu trúc và tính chất của các hợp kim nhớ hình nền Ni-Ti và Ni-Mn được chế tạo bằng phương pháp phun băng nguội nhanh. Mục tiêu chính là phát triển các vật liệu này nhằm đáp ứng yêu cầu cho nhiều ứng dụng công nghệ cao như y sinh, vi cơ, hàng không vũ trụ, cảm biến và tự động hóa. Nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo các băng hợp kim nhớ hình nguội nhanh trên cả hai hệ Ni-Ti và Ni-Mn. Đối với hệ Ni-Ti, các hợp kim (Ni,Cu)-Ti và Ni-Cu-Ti-Zr-(Hf,Nb,Co,Cr,Ga) đã được khảo sát, cho thấy việc pha tạp các nguyên tố như Cu, Zr, Hf, Co, Nb, Cr, Ga giúp tăng cường đáng kể nhiệt độ chuyển pha cấu trúc, độ bền kéo, biến dạng kéo và khả năng chống ăn mòn. Cụ thể, độ bền kéo và biến dạng kéo cao nhất đạt ~180 MPa và ~2,3% trên hệ Ni-Ti-Cu, trong khi HESMA Ni-Cu-Ti-Zr-(Hf,Nb,Co,Cr,Ga) đạt nhiệt độ chuyển pha M-A trên 500°C, độ bền kéo ~669 MPa và biến dạng kéo ~0,9% (với Hf), cùng tốc độ ăn mòn thấp nhất ~0,09 x 10^-2 mm/năm (với Ga). Đối với hệ MSMA nền Ni-Mn, các hợp kim (Ni,Co)-Mn-Ga và Ni-Co-Mn-Al đã được nghiên cứu, với nhiệt độ chuyển pha M-A nằm trong dải 180-360°C và 150-430°C tương ứng, đồng thời chứng minh ảnh hưởng mạnh mẽ của từ trường ngoài đến quá trình chuyển pha. Các phương pháp thực nghiệm như nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM), phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX), phân tích nhiệt (DTA, DSC) và đo tính chất từ (M(T), M(H)), cơ tính, chống ăn mòn đã được sử dụng để đánh giá chi tiết các mẫu vật liệu. Kết quả nghiên cứu không chỉ làm rõ cơ chế hiệu ứng nhớ hình mà còn đóng góp vào sự phát triển công nghệ vật liệu thông minh.