Автореферат (1149858), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Приэтом увеличение значения действующего напряжения с 50 МПа до 200 МПа вовремя термоциклирования приводит к значительному росту величинынакопленной пластической деформации εпл (Рисунок 3). Так за тридцатьтермоциклов при значении действующего напряжения 200 МПа величинапластической деформации достигла 41%, тогда как за тридцать термоцикловпри значении действующего напряжения 50 МПа в образце накопилось только3% пластической деформации.

Также увеличение действующей нагрузкиприводит к качественному изменению вида зависимости εПП(N). Если притермоциклировании под малой нагрузкой (50 МПа) величина εППувеличивается, то при термоциклировании под действующим напряжением 200МПа величина εПП уменьшается с числом циклов.

Величина эффекта памятиформы - εПФ при увеличении числа теплосмен в обоих случаях увеличивается.Подраздел 3.2.2 посвящён исследованию влияния термоциклирования поднагрузкой в неполном температурном интервале прямого мартенситногопревращения на свойства сплава Ti50Ni50 (см. рисунок 1). Установлено, чтоснижение доли температурного интервала прямого мартенситного превращенияпри термоциклировании сплава Ti50Ni50 под постоянным напряжениемпозволяет снизить величину накопленной пластической деформации (Рисунок4) и получить более стабильные функциональные свойства материала.Измеряли изменение удельного электросопротивления в образцах сплава,подвергнутых тридцати термоциклам под постоянным напряжением 50 и 200МПа через различную долю температурного интервала прямого мартенситногопревращения - Φ.

Показано, что вне зависимости от значения действующегонапряжения качественный вид зависимости Δρ/ρ(Φ) сохраняется (Рисунок 5).10пл, %3пл401а300,7521б0,7520100,50,2501020300,5100N0,250102030NРисунок 4. Зависимости εпл(N), полученные при термоциклировании сплава Ti50Ni50 поднагрузкой 50 МПа (а) и 200 МПа (б) через различную долю температурного интервалапрямого мартенситного превращения. Цифрами у кривых указана доля температурногоинтервала прямого мартенситного превращения.Установлено, что накопление необратимой деформации и увеличениеплотности дефектов кристаллической решётки происходит в основном вовторой половине температурного интервала прямого мартенситногопревращения.Снижениедолитемпературного интервала прямого 200 МПамартенситного превращения до 0,575приводит к значительному снижению50 МПавеличин Δρ/ρ и εпл.50В подразделе 3.2.3 описанырезультаты исследования влияния25термоциклирования под нагрузкой внеполном температурном интервале255075100%обратного мартенситного превращения5.Изменениеудельногона свойства сплава Ti50Ni50 (см.

Рисунокэлектросопротивленияотдолирисунок 2). Показано, что снижение температурногоинтервалапрямогодолитемпературногоинтервала мартенситного превращения в сплавеобратного мартенситного превращения Ti50Ni50, подвергнутом 30 термоциклам подпри термоциклировании под нагрузкой нагрузкой 50 МПа и 200 МПа.приводит к снижению величин ΔεА (Рисунок 6а) и ΔεМ. Поскольку величинаΔεА связана с накоплением пластической деформации, то тот факт, что скоростьизменения ΔεА достигает нулевого значения свидетельствует о том, чтоматериал упрочнился настолько, что дальнейшее накопление пластическойдеформации оказывается невозможным.

На рисунке 6б видно, что скоростьизменения ΔεА становится равной нулю, если доля температурного интервалаобратного мартенситного превращения была меньше 0,75, то есть притермоциклировании в таком режиме сплав упрочняется. Вместе с тем, нарисунке 6б видно, что если при термоциклировании доля температурного11интервала больше 0,75, то скорость изменения ΔεА хоть и становитьсяпостоянной, но нулю не равна, следовательно, при термоциклировании в такомрежиме материал не упрочняется.

В таком случае сплав оказываетсяупрочнённым на начальной стадии обратного перехода и неупрочнённым назавершающей стадии превращения. Значит, во время обратного переходапроисходит разупрочнение.А , %1аd  AdN20,940,210,750,50,250,1001020б10,920,750,50,250,030 N0102030 NРисунок 6. Изменение ΔεА (а) и скорость изменения ΔεА (б) при термоциклировании сплаваTi50Ni50 под нагрузкой 50 МПа через различную долю температурного интервала обратногомартенситного превращения. Цифрами у кривых указана доля температурного интервалаобратного мартенситного превращения.В подразделе 3.2.4 приведено обсуждение результатов, описанных вразделе 3.2.1-3. На рисунке 7 в диаграммном поле по оси ординат отложенавеличина накопленной в сплаве Ti50Ni50 пластической деформации после 30термоциклов под нагрузкой, а по оси абсцисс изменение удельногоэлектросопротивления в тех же образцах.

Для металлов и сплавов существуетлинейная зависимость между изменением удельного электросопротивления иизменением плотности дефектов [4].  %пл200 МПа0,25Вместе с тем для сплавов с памятью0,5400,75формы общее изменение плотностиполный30дефектов - ΔD можно условно разделить200 МПанасуммуизмененияплотности20200 МПадефектов,инициированных10возникновениемблагоприятных50 МПа50 МПакристаллов мартенсита - ΔDор, и003060 плотности дефектов, инициированныхвозникновениемнеблагоприятных Рисунок7.Изменениевеличиныкристаллов мартенсита - ΔDн.

При этом пластической деформации и изменениевклад в накопление необратимой удельного электросопротивления, в сплавеTi50Ni50 после 30 термоциклов черездеформации даёт только ΔDор, а в различнуюдолю температурного интервалаизменениеудельного прямого мартенситного превращения подэлектросопротивления - оба слагаемых. нагрузкой 50 и 200 МПа.12После 30 термоциклов через полный интервал превращений под нагрузкой 200МПа величина обратимой деформации достигла 9,7%, что близко к значениютеоретического ресурса и можно утверждать, что все кристаллы мартенситаориентированы вдоль действующей нагрузки, и, следовательно, все дефекты,образовавшиеся во время прямого мартенситного превращения, дают вклад внакопление необратимой деформации (ΔDн =0).

На рисунке 7 проведена прямаялиния, соединяющая начало координат с точкой, полученной при испытаниях втаком режиме (200 МПа, полный интервал). Если точка лежит на этой линии,это означает, что при охлаждении образуются только благоприятные вариантымартенсита и всё изменение плотности дефектов даёт вклад в пластическуюдеформацию, если точка лежит ниже линии, то при охлаждении образуются инеориентированные кристаллы.

На рисунке 7 видно, что все точки,соответствующие термоциклированию под нагрузкой 50 МПа вне зависимостиот доли температурного интервала прямого превращения лежат ниже линии,следовательно, при охлаждении образуются, как благоприятные, так инеблагоприятные варианты мартенсита. В случае термоциклирования поднагрузкой 200 МПа точка, соответствующая термоциклированию через 0,25доли температурного интервала прямого мартенситного превращения, такжележит ниже линии. Однако, с увеличением доли температурного интервалапрямого превращения расстояние от точек, соответствующих изменениямтермоциклирования под нагрузкой 200 МПа, до линии уменьшается.Следовательно, возрастает доля благоприятно ориентированных кристаллов ипри термоциклировании в полном цикле в образце остаются толькоблагоприятные кристаллы мартенсита.

Поскольку на начальном этапе прямогоперехода возникают, как благоприятно ориентированные, так инеориентированные кристаллы, а на завершающем этапе превращения остаютсятолько благоприятные, то следовательно на завершающем этапе охлажденияпроисходит силовая переориентация неориентированных кристаллов,возникших на начальном этапе превращения. При этом известно, что процесссиловой переориентации сопровождается большой пластической деформацией,что приводит к значительному приросту величины εпл.

Таким образом,накопление необратимой деформации при термоциклировании сплава Ti 50Ni50под нагрузкой происходит вследствие аккомодации локальных напряжений,создаваемых во время охлаждения "благоприятными" вариантами мартенсита,производящими сдвиг, сонаправленный с действующей нагрузкой. Придействующем напряжении ниже предела переориентации мартенсита,благоприятные кристаллы образуются только из аустенитной фазы, если жедействующее напряжение превосходит предел переориентации мартенситныхвариантов, то "благоприятные" кристаллы возникают, как непосредственно изаустенитной фазы, так и за счёт силовой переориентации мартенситных13вариантов. При этом переориентация кристаллов приводит к резкомувозрастанию величины необратимой деформации.В разделе 3.4 выполнен расчёт накопления необратимой деформации притермоциклировании сплава Ti50Ni50 под нагрузкой в полном и неполномтемпературном интервале прямого мартенситного превращения.

Расчётвыполнен на основе Структурно-аналитической теории прочности Лихачёва Малинина. Согласно теории, необратимая деформация возникает придостижении "силой микропластического течения" - Fn критического значения Fny. При этом постулируется закон изменения Fny при термоциклировании:dFny = hdnp+r(Fny – F0y)H(Fny – F0y)dnH(–dn),гдеnpмераyyмикропластической деформации, F0 - исходное значение Fn , n - объёмнаядоля n-го варианта мартенсита, H - функция Хэвисайда, h и r - константы.Первый член описывает упрочнение материала при охлаждении, а второй - егоразупрочнение в процессе обратного мартенситного превращения, причёмуменьшение Fny, предполагается пропорциональным упрочнению (Fny – F0y).Коэффициенты определяющего уравнения калибровали по даннымтермоциклирования сплава Ti50Ni50 через полный интервал мартенситныхпревращений под постоянным напряжением 50 МПа.

На рисунке 8представлено сравнение расчётных и экспериментальных значенийнакопленной пластической деформацииполный экспполный теор,%0,75 экспплпри термоциклировании сплава Ti50Ni500,75 теор30,5 экспимодельногоматериалачерез0,5 теор0,25 эксп0,25 теорразличнуюдолютемпературного2интервалапрямогопревращения.Видно, что расчётные значения1пластической деформации в первыхтермоциклахблизкик0экспериментальным значениям, но при0102030 Nбольших значениях N возникаютРисунок 8. Расчётные и экспериментальныеразличиямеждурасчётнымии зависимости накопленной пластическойэкспериментальнымизависимостями деформации от числа циклов приεпл(N). Так к 30 циклу при термоциклировании через различную долюинтервалапрямоготермоциклировании через полный температурногопревращения.интервал мартенситных превращенийразность составляет 1%.

С целью более адекватного описанияэкспериментальных результатов закон изменения Fny был модифицированпутёмвведениянелинейнойсвязимеждуdFnyи(Fny – F0y):dFny = hdnp+r1(Fny – F0y)αH(Fny – F0y)dnH(–dn). Установлено, что призначении показателя α=2,1, экспериментальные и расчётные зависимости εпл(N)хорошо соответствуют друг другу (Рисунок 9). Таким образом, модификация14уравнения изменения Fny позволила качественно и количественно описывать ипрогнозировать изменение деформации при термоциклировании сплаваTi50Ni50.пл, %полный экспполный теор0,75 эксп0,75 теор0,5 эксп0,5 теор0,25 эксп0,25 теора32пл, %б40302010полный экспполный теор0,75 эксп0,75 теор0,5 эксп0,5 теор0,25 эксп0,25 теор1001020030 N0102030NРисунок 9. Расчётные и экспериментальные зависимости накопленной пластическойдеформации в сплаве Ti50Ni50 от числа циклов при термоциклировании через различнуюдолю температурного интервала прямого превращения под постоянным напряжением 50МПа (а) и 200 МПа (б).ВЫВОДЫ1.

В результате термоциклирования сплава Ti50Ni50 через интервалмартенситных превращений часть объёма материала испытывает приохлаждении B2→ B19´ переход, тогда как другая часть претерпевает цепочкупревращений B2→R→B19´. Этот факт является следствием неоднородногораспределения дефектов кристаллической решётки, возникающих примногократно повторяющихся фазовых переходах.2. Накопление необратимой деформации при термоциклировании сплаваTi50Ni50 под нагрузкой происходит при охлаждении в процессе прямогофазового перехода.

Характеристики

Список файлов диссертации