Martensitic and magnetic transformations of the Heusler Ni50Mn50−yXy (X=In, Sn and Sb) alloys were investigated by differential scanning calorimetry measurement and the vibrating sample magnetometry technique. In all these alloy systems, the austenite phase with the ferromagnetic state was transformed into the martensite phase, which means that these Heusler alloys have potential as Ga-free ferromagnetic shape memory alloys (FSMAs). Furthermore, multiple martensitic transformations, such as two- or three-step martensitic transformations, occur in all these alloy systems. It was confirmed by transmission electron microscopy observation that the crystal structure of the martensite phase is an orthorhombic four-layered structure which has not been reported in other FSMAs. Therefore, the present Ga-free FSMAs have the great possibility of the appearance of a large magnetic-field-induced strain.

We have identified cobalt-base superalloys showing a high-temperature strength greater than those of conventional nickel-base superalloys. The cobalt-base alloys are strengthened by a ternary compound with the L1(2) structure, gamma' Co3(Al,W), which precipitates in the disordered gamma face-centered cubic cobalt matrix with high coherency and with high melting points. We also identified a ternary compound, gamma' Ir3(Al,W), with the L1(2) structure, which suggests that the Co-Ir-Al-W-base systems with gamma+gamma' (Co,Ir)3(Al,W) structures offer great promise as candidates for next-generation high-temperature materials.

Ferrous Shape Memory Alloy So-called shape memory alloys “remember” the shape they are processed into, and can return to that shape after being deformed by heat. A limitation for most metal-based shape memory alloys is the extent to which they can be deformed elastically. Tanaka et al. (p. 1488 ; see the Perspective by Ma and Karaman ) demonstrate an iron-based alloy that shows much higher levels of superelastic strain, surpassing the performance of nickel-titanium alloys. In addition to high superelastic strain, this ferrous shape memory alloy has much higher strength than NiTi and copper-based shape memory alloys and, consequently, a high-energy absorption capability. These properties may allow shape memory alloys to be exploited as strain sensors or energy dampers.

A superelastic alloy formed from common elements operates over a wide temperature window.

Phase equilibria between the γ and γ′ phases at 900°C in the Co-(10–70)Ni-Al-W system were determined by electron probe microanalysis (EPMA) and X-ray diffractometry (XRD). It was found that the γ′ phase with L12 structure continuously exists from the Co side to the Ni side in Co-Ni-Al-W system and that it widens to the low W region with increasing Ni content. The partition of Al into the γ′ phase increased with Ni content, while the W changed from a γ′ former to a γ former by increase of Ni content. Differential scanning calorimetry (DSC) measurements also revealed that the γ′ solvus temperature increases with Ni content, while the solidus temperature is hardly affected by such content. The lattice parameter of the γ and γ′ phases and the mismatch decreased with increasing Ni content, which caused the morphologic change of the γ′ precipitates from cubes to spheres.

In polycrystalline materials, grain growth occurs at elevated temperatures to reduce the total area of grain boundaries with high energy. The grain growth rate usually slows down with annealing time, making it hard to obtain grains larger than a millimeter in size. We report a crystal growth method that employs only a cyclic heat treatment to obtain a single crystal of more than several centimeters in a copper-based shape-memory alloy. This abnormal grain growth phenomenon results from the formation of a subgrain structure introduced through phase transformation. These findings provide a method of fabricating a single-crystal or large-grain structure important for shape-memory properties, magnetic properties, and creep properties, among others.

Abstract Sponges, the basalmost members of the animal kingdom, exhibit a range of complex architectures in which microfluidic channels connect multitudes of spherical chambers lined with choanocytes, flagellated filter-feeding cells. Choanocyte chambers can possess scores or even hundreds of such cells, which drive complex flows entering through porous walls and exiting into the sponge channels. One of the mysteries of the choanocyte chamber is its spherical shape, as it seems inappropriate for inducing directional transport since many choanocyte flagella beat in opposition to such a flow. Here we combine direct imaging of choanocyte chambers in living sponges with computational studies of many-flagella models to understand the connection between chamber architecture and directional flow. We find that those flagella that beat against the flow play a key role in raising the pressure inside the choanocyte chamber, with the result that the mechanical pumping efficiency, calculated from the pressure rise and flow rate, reaches a maximum at a small outlet opening angle. Comparison between experimental observations and the results of numerical simulations reveal that the chamber diameter, flagellar wave number and the outlet opening angle of the freshwater sponge E. muelleri , as well as several other species, are related in a manner that maximizes the mechanical pumping efficiency. These results indicate the subtle balances at play during morphogenesis of choanocyte chambers, and give insights into the physiology and body design of sponges.