Диссертация (1149859)
Текст из файла
Санкт-Петербургский Государственный УниверситетНа правах рукописиСибирев Алексей ВладимировичНЕОБРАТИМАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ПРИМНОГОКРАТНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ЭФФЕКТА ПАМЯТИФОРМЫ В СПЛАВЕ TiNiСпециальность 01.02.04 – механика деформируемого твердого телаДиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель: д.ф.м.н. Беляев С.П.Санкт-Петербург – 2014 г.2СодержаниеВведение .................................................................................................................
5Глава 1. Аналитический обзор............................................................................ 161.1. Влияние многократных теплосмен на свойства сплавов.......................... 161.2. Изменение функциональных свойств сплавов с памятью формы примногократных теплосменах........................................................................................... 231.2.1.Изменениекинетикимартенситныхпревращенийпритермоциклировании сплавов с памятью формы ..................................................... 271.2.2.
Изменения функциональных свойств при термоциклировании ....... 361.2.3. Механизм накопления дефектов при термоциклировании ............... 411.3. Теоретическое описание изменения функциональных свойств притермоциклировании в интервале температур мартенситных превращений. ........... 481.3.1. Обзор моделей, описывающих изменение свойств сплавов спамятью формы при термоциклировании в интервале температур мартенситныхпревращений. ..............................................................................................................
481.3.2. Основные положения структурно-аналитической теории прочности....................................................................................................................................... 53Глава 2. Цели и методы ....................................................................................... 592.1. Постановка задачи.
....................................................................................... 592.2. Объекты и методики ..................................................................................... 622.2.1. Объекты исследования .......................................................................... 622.2.2. Методика измерения удельного электросопротивления. .................. 642.2.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия. ............................. 6632.2.4. Методика исследования изменения деформации в сплаве с памятьюформы при термоциклировании в температурном интервале мартенситныхпревращений под постоянным напряжением.
......................................................... 68Глава 3. Результаты исследований ..................................................................... 713.1.Влияниетермоциклированиячерезтемпературныйинтервалмартенситных превращений в ненапряжѐнном состоянии на свойства сплаваTi50Ni50 ............................................................................................................................. 713.2.Исследованиевлияниятермоциклированияподнагрузкойвтемпературном интервале мартенситных превращений на свойства сплава Ti 50Ni50...........................................................................................................................................
803.2.1. Исследование влияния термоциклирования под нагрузкой втемпературном интервале полного прямого мартенситного превращения насвойства сплава Ti50Ni50. ............................................................................................ 803.2.2. Исследование влияния термоциклирования под нагрузкой внеполном температурном интервале прямого мартенситного превращения насвойства сплава Ti50Ni50 ............................................................................................. 893.2.3. Исследование влияния термоциклирования под нагрузкой внеполном температурном интервале обратного мартенситного превращения насвойства сплава Ti50Ni50 .............................................................................................
963.2.4. Обсуждение результатов разделов 3.2.1-3 ........................................ 1023.3. Результаты расчѐта изменения деформации при термоциклированиисплава Ti50Ni50 под нагрузкой ...................................................................................... 1083.3.1. Расчѐт изменения деформации при термоциклировании поднагрузкой 50 МПа .................................................................................................... 1083.3.2. Расчѐт изменения деформации при термоциклировании поднагрузкой 200 МПа ..................................................................................................
11743.3.3. Расчѐт изменения деформации при термоциклировании в неполномтемпературном интервале обратного мартенситного превращения ................... 121Заключение ......................................................................................................... 123Литература .......................................................................................................... 1255ВведениеАктуальность темы исследования.Cплавыспамятьюформыобладаютуникальнойспособностьювосстанавливать значительную неупругую деформацию. Благодаря этому они нашлиширокое применение в космонавтике, медицине и промышленности [1–5].По условию срабатывания сплавов с памятью формы все применения можноусловно разделить на две группы, к первой группе относятся устройства, в которыхнеобходимо однократное срабатывание - это в первую очередь термомеханическиемуфты и различные медицинские стенты, протезы и зажимы, а также к этой группеотносятся устройства расчековки и развѐртывания, используемые в космическойотрасли [6].
Ко второй группе относятся устройства многократного действия:различныетермоприводы,датчикиидругиеустройства[6].Например,микроактуаторы выполненные с применением TiNi имеют преимущества посравнению с традиционными: такие, как меньшие размеры и масса (при плотностиэнергии в 4000 раз выше, чем у электромотора линейные актуаторы на основесплавов с памятью формы позволяют создавать мощные устройства при небольшихгабаритах),надѐжностьсрабатывания,бесшумностьивысокиепоказателиразвиваемых усилий [7].
К этой же группе относятся мартенситные двигатели, т.е.тепловые машины, в которых рабочим телом являются сплавы с памятью формы,испытывающие термоупругое мартенситное превращение [6]. Такие тепловыемашины являются экологически чистыми и не наносят вреда окружающей среде.Они способны работать при небольших рабочих температурах, близких кклиматическим, и при перепадах температуры между нагревателем и холодильникомлишь в несколько десятков Кельвинов [6]. Для данной группы применений крайневажными являются свойства сплава напрямую влияющие на функциональные исиловые параметры устройства. Однако под воздействием многократных теплосмен6через температурный интервал мартенситных превращений свойства сплавов спамятью формы могут изменяться.
Поэтому важным параметром сплава является еготермомеханическая стабильность - способность сохранять свойства при многократноповторяющихся рабочих циклах.Самыми распространѐнными из сплавов с памятью формы являются сплавы наоснове TiNi (никелид титана). Они обладают уникальным набором свойств высокими значениями восстанавливаемой деформации и развиваемых усилий,высокой коррозийной стойкостью, благодаря чему широко применяются во многихотраслях промышленности и медицине [1–6]. Для многих применения частонеобходимо, чтобы температуры мартенситных превращений сплава были вышекомнатных, такими температурами перехода обладают сплавы TiNi состава близкогок эквиатомному.
Вместе с тем, эквиатомный сплав TiNi не проявляет хорошейстабильностифункциональныхсвойств[8–10].Большоеколичествоэкспериментальных данных показывает, что при многократных теплосменах всплавах на основе TiNi наблюдается изменение параметров эффектов памяти формы[1,11–13], температур их проявления, может изменяется стадийность превращений[10,11,14], а также наблюдается накопление необратимой деформации [12,15–17].Такие изменения нежелательны так как приводят к изменению геометрических исиловых характеристик рабочего тела устройства и, следовательно, снижают егоэксплуатационный ресурс.
Поэтому актуальной является задача разработки методовповышения стабильности свойств сплавов TiNi близких к эквиатомному составу.Степень разработки темы исследования.Известно, что изменение свойств при термоциклировании связано сувеличением плотности дефектов и их движением [18–20]. Поэтому основнойподход, используемый для повышения стабильности свойств сплавов с памятьюформы, заключается в формировании структуры сплава, содержащей препятствиядля движения дислокаций. Для этого традиционно применяются различныетермомеханические обработки - отжиг, старение, предварительное деформирование,7предварительное термоциклирование под нагрузкой [1,19,21]. Например, в сплавах сповышенным содержанием Ni старение приводит к выпадению дисперсных частицTi3Ni4, затрудняющих движение дефектов [22,23], а, следовательно, такая обработкаповышает термоциклическую стабильность сплава.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
