Автореферат (1149134), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Казань, Россия, август 2015 г.; Втораямеждународная научная конференция “Сплавы с эффектом памяти формы” к 85летию со дня рождения В. А. Лихачева, Санкт-Петербург, Россия, сентябрь 2016г.; Международный симпозиум «Перспективные материалы и технологии», г.Витебск, Беларусь, май 2017 г.; XXVII Международная конференция«Математическое и компьютерное моделирование в механике деформируемыхсред и конструкций» (MКM 2017), г. Санкт-Петербург, Россия, сентябрь 2017 г.;Международная конференция по механике «VIII Поляховские чтения», СанктПетербург, Россия, февраль 2018 г.; Выступление с докладом в Доме ученых им.М. Горького РАН, Санкт-Петербург, Россия, март 2018 г.Результаты работы вошли в отчеты по следующим научноисследовательским проектам:61. НИР «Эффекты памяти формы в никелиде титана после динамическогонагружения» (2012-2014), СПбГУ, Мероприятие 2, грант № 6.38.74.2012(2012-2014).2.
«ИсследованиетермомеханическихсвойствсплаваTiNiпривысокоскоростном нагружении», грант РФФИ 13-01-00050 (2013-2015).3. «Экспериментальное обеспечение работоспособности, надежности иживучести космической техники с элементами из сплавов TiNi с эффектомпамяти формы», грант РФФИ 16-08-00135 (2016-2017)ПубликацииПо материалам исследований опубликовано 10 работ, из которых 5реферируются в РИНЦ, 3 в изданиях, рекомендованных ВАК, и индексируютсяв Scopus и Web of Science.Личный вклад автораРезультаты исследований отражены в работах 1-10, в которых соискательвыполнил основную часть экспериментов, обработал данные, полученные врезультате экспериментов и проанализировал их. В рамках модифицированногомикроструктурного подхода осуществил подбор материальных констант ипровел компьютерное моделирование изменения эффектов однократной иобратимой памяти формы с течением времени. Соискатель участвовал вобсуждении всех полученных данных и результатов расчетов, подготовилпубликации и доклады на конференциях.
В работах 1,10 А.М. Брагов,А.Ю. Константинов и А.К. Ломунов организовали проведение испытаний навысокоскоростное деформирование образцов по методу Кольского дляразрезного стержня Гопкинсона. А.Х. Галиева, В.И. Григорьева в 1 помогали вобработке экспериментальных данных. В работе 6 М.Е. Евард помогала прирасчете изменения реактивных напряжений в муфтах TiNiCu во времени.
Вработе 9 А.Е. Волков и М.Е. Евард содействовали при моделировании измененияэффектов однократной и обратимой памяти формы с течением времени в рамкахмикроструктурной модели. Научный руководитель А.И.Разов определил задачиисследования, участвовал в обсуждении полученных данных и подготовкепубликаций.Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и спискалитературы, состоящего из 84 наименований.
Работа изложена на 113 страницах,иллюстрирована 74 рисунками и содержит 5 таблиц.СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯВо Введении кратко изложено содержание работы, обоснована еёактуальность, теоретическая и практическая значимость; сформулированы цель7и задачи исследования, научная новизна, методология и методы исследования,сформулированы основные положения, выносимые на защиту.В Главе 1 исследованы особенности проявления эффектов памяти формыв эквиатомном сплаве TiNi после высокоскоростного и квазистатическогосжатия при различных температурах, захватывающих диапазон прямого иобратного мартенситного превращения. Раздел 1.1 предваряет это исследованиелитературным обзором работ, посвященных изучению функциональномеханических свойств при высокоскоростном деформировании.В Разделе 1.2 дано описание использованных материалов иэкспериментальных методик.
В качестве объектов исследования служилицилиндрические образцы из сплава TiNi, близкого к эквиатомному, высотой 4мм и диаметром 8 мм. Образцы отжигали при 500оС в течение часа и охлаждалис печью. Характеристические температуры сплава имели следующие значения:Mf = 32oC, Ms = 74oC, As = 74oC, Af = 98oC.
Высокоскоростное сжатие былопроведено в Научно-исследовательском институте механики Нижегородскогогосударственного университета им. Н.И. Лобачевского на установке,реализующей метод Кольского для разрезного стержня Гопкинсона соскоростью 103с-1. Квазистатическое сжатие проводили на универсальнойиспытательной машине Instron 5985, укомплектованной термокамерой, соскоростью 10-3с-1. Полная деформация составляла 18-20%. Деформированиепроводили в интервале температур 20 – 300оС, которые достигались нагревом откомнатной температуры.
После деформирования образцы были дваждытермоциклированы через интервалы температур прямого и обратногомартенситного превращения со скоростью порядка 2 К/мин. По полученнымзависимостям деформации от температуры измеряли величины ЭПФ εsm припервом нагреве, и ОПФ εtwsm при втором нагреве. Термоциклированиебыло проведено на оборудовании ресурсного центра «Термогравиметрические икалориметрические методы исследования» Научного парка СПбГУ.В Разделе 1.2.1 показано влияние высокоскоростного сжатия на эффектпамяти формы и приведено сравнение с аналогичными данными, полученнымипри исследовании влияния скорости предварительного растяжения нафункциональные свойства эквиатомного сплава TiNi, отраженными в работеА.С.
Моторина [4] (рисунок 1). Для избавления от имеющегося, хоть инебольшого, разброса остаточных деформаций при анализе зависимостейвеличины ЭПФ от температуры испытания был использован коэффициентвозврата деформации εsm/εres, где εsm – деформация восстановления формы,связанная с ЭПФ, εres – остаточная деформация.8а)б)Рис.1. Зависимость отношения εsm/εres от температуры предварительногодеформирования (а) растяжением [4], (б) сжатиемΟ – квазистатическое; ● – высокоскоростное деформирование.В Разделе 1.2.2 показано влияние высокоскоростного сжатия на ОПФ иприведено сравнение с испытаниями на растяжение, полученными ранее в [4](рисунок 2).
В материалах с эффектом памяти формы наблюдается два типаобратимой памяти формы: мартенситного и аустенитного типа.а)б)Рис.2. Зависимость отношения εtwsm/εp от температуры предварительногодеформирования (а) растяжением [4], (б) сжатием.Ο, ● – ОПФ мартенситного типа; ◊, ♦ – ОПФ аустенитного типа.Ο, ◊ – квазистатическое; ●, ♦ – высокоскоростное деформирование.ОПФ мартенситного типа наблюдается после деформирования сплава,находящегося в мартенситном состоянии. Первый нагрев после деформированияреализует однократный эффект памяти формы, а недовозврат свидетельствует оналичии несовместной деформации и внутренних напряжений, действиекоторых таково, что при охлаждении накапливается деформация,сонаправленная с предварительным деформированием, то есть изменениедеформации происходит «с тем же знаком», условно «положительным».
Эффект9обратимой памяти формы аустенитного типа возникает в материале,деформированном в аустенитном состоянии. При охлаждении через интервалпрямого мартенситного превращения деформации изменяется разнонаправленнос предварительным деформированием, то есть изменение деформациипроисходит «с противоположным знаком», условно «отрицательным». Дляизбавления от имеющегося разброса остаточных деформаций при анализезависимостей величины обратимой памяти формы от температурыпредварительного деформирования, было использовано отношение ε twsm/εp.Здесь εtwsm – величина деформации за счет ОПФ, εp – необратимая пластическаядеформация (εp = εres – εsm).Раздел 1.3 резюмирует полученные результаты.
Ранее было показано, чтовысокая скорость деформирования в испытаниях на растяжение не привела кулучшению функциональных свойств. Однако, величина эффекта памяти формыпосле высокоскоростного сжатия в интервале температур 20-60оС больше, чемпосле квазистатического сжатия. При температурах 60-90оС они практическиравны. При более высоких температурах эффект памяти формы послеквазистатического сжатия больше. Аналогично, ОПФ мартенситного типа послевысокоскоростного сжатия в интервале температур 20-60оС больше, чем послеквазистатического сжатия.
Величина обратимой памяти формы аустенитноготипа после высокоскоростного сжатия всегда больше, чем послеквазистатического сжатия. Более того, в испытаниях на сжатие величинаобратимой памяти формы аустенитного типа больше, чем величина обратимойпамяти формы мартенситного типа, а также больше, чем величина обратимойпамяти формы аустенитного типа после растяжения. Обратимая память формыаустенитного типа после сжатия проявляется при более низких температурахиспытания, чем после растяжения. Все это свидетельствует, во-первых, оразличной чувствительности фазового и дислокационного каналов неупругойдеформации к скорости предварительного деформирования, во-вторых овозможности улучшения функциональных свойств сплава TiNi за счетувеличения скорости предварительного деформирования сжатием.Глава 2 содержит результаты исследования влияния времени длительногохранения сплавов с памятью формы на их функциональные свойства.Раздел 2.1 предваряет главу литературным обзором, где показано, чтоисследований в этой области крайне мало.В Разделе 2.2 приведены исследования влияния времени на реактивныенапряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
