Диссертация (1149859), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

С увеличением числа циклов высота пикаэлектросопротивления увеличивается и пик смещается в область более низкихтемператур.Такимобразом,данныеэлектросопротивленияподтвердилиобразование в сплаве R-фазы во время охлаждения при термоциклировании.Результаты, полученные методом измерениясогласуются с результатами ДСК.электросопротивления,хорошо78На рисунке 37 видно, что с увеличением номера термоцикла наблюдается нетолько уменьшение температур мартенситных превращений, но и смещение кривых(Т) по оси ординат.

Увеличение значения электросопротивления связано сувеличением плотности дефектов в сплаве [18]. Однако, при температурах, близкихк комнатным, достаточно велик вклад в электросопротивление тепловых колебанийатомов и на этом фоне вклад изменения плотности дефектов в увеличение значенияэлектросопротивления не столь заметен. Поэтому, чтобы уменьшить погрешностьизмерений удельное электросопротивление измеряли при -196 °С. При даннойтемпературе главный вклад в изменение электросопротивления даѐт увеличениеплотности дефектов. C Coo50403020100020406080100NРисунок 38 Зависимость относительного изменения электросопротивления,измеренного при -196 °С, от числа циклов.На рисунке 38 представлена зависимость относительного изменения удельногоэлектросопротивления, измеренного при температуре -196 °С от номера термоцикла.Видно, что с увеличением числа циклов электросопротивление возрастаетнелинейно, при этом основной прирост электросопротивления происходит в первыхтридцати циклах.79Анализируя все полученные данные можно утверждать, что теплосмены черезинтервал мартенситных превращений приводят в сплаве Ti50Ni50 к снижениютемператур мартенситных превращений, а также к изменению стадийностимартенситных превращений.

Причиной таких изменений является увеличениеплотностидефектов,чтоэлектросопротивления.Это[1,10,12,18,21,42–48].Дефектыподтверждаетсяхорошоисогласуетсяраспределяютсявувеличениемсудельногорезультатамиматериалеработнеравномерно,поскольку в сплаве в различных областях материала реализуются различныепоследовательности переходов. Известно, что R фаза возникает в областях свысокимивнутренниминапряжениями[10,60,113,114].Поэтомулогичнопредположить, что в областях с низким уровнем плотности дефектов приохлаждении протекает B2 → B19´I превращение, а при нагревании B19´I → B2превращение, а в областях с высокой плотностью дефектов во время охлажденияреализуется B2 → R → B19´II превращения, а при нагреве B19´II → B2 превращение.Отметим, что основные изменения происходят в первых 30 циклах. После 30 цикловскорость накопления плотности дефектов значительно снижается, а значит иуменьшается влияние дальнейшего увеличения числа термоциклов на кинетикумартенситных превращений.Актуаторы и другие устройства, созданные с применением Ti50Ni50 сплава спамятью формы и работающие в режиме теплосмен через температурный интервалмартенситных превращений, обычно испытывают на себе действие внешнихнагрузок.

Влияние теплосмен на свойства сплавов в таком случае возможно будетотличным. Поэтому необходимо исследовать влияние термоциклирования поднапряжением через температурный интервал мартенситных превращений насвойства сплава Ti50Ni50. Результаты этого исследования представлены в разделе 3.2.803.2. Исследование влияния термоциклирования под нагрузкой втемпературном интервале мартенситных превращений на свойствасплава Ti50Ni50.В настоящей работе изучали изменения деформации при теплосменах поднапряжениями 50 и 200 МПа. Эти нагрузки были выбраны потому, что согласноработе [16], от величины действующего напряжения во время термоциклированияможетизменятьсяхарактерзависимостейвеличинэффектовпластичностипревращения и памяти формы от номера термоцикла.ПриэтомдляисследуемогосплаваTi50Ni50,значениенапряженияпереориентации мартенсита ровно σпер=126 МПа, в этом случае выбранное значение50 МПа меньше предела переориентации, а 200 МПа больше.3.2.1.

Исследование влияния термоциклирования под нагрузкой втемпературном интервале полного прямого мартенситного превращения насвойства сплава Ti50Ni50.На рисунке 39 представлены зависимости деформации от температуры,полученные при термоциклировании сплава Ti50Ni50 под нагрузкой 50 МПа черезтемпературный интервал мартенситных превращений. При охлаждении наблюдалинакопление деформации, то есть реализацию эффекта пластичности превращения, апри нагреве восстановление деформации, то есть проявление эффекта памятиформы.

По зависимостям ε(T) вычисляли величины эффектов пластичностипревращения - εПП и памяти формы - εПФ, зависимости которых от номератермоцикла представлены на рисунке 40.81%1-ый цикл5-ый цикл15-ый цикл30-ый цикл642020406080100120140 T, oCРисунок 39 Зависимости ε(T), полученные при термоциклировании сплава Ti50Ni50под нагрузкой 50 МПа через температурный интервал мартенситных превращений%ПППФ32100102030NРисунок 40 εПП(N) и εПФ(N), полученные при термоциклировании сплава Ti50Ni50 поднагрузкой 50 МПа через температурный интервал мартенситных превращений.Видно, что величины εПП и εПФ возрастают с увеличением числа циклов, тоесть наблюдается "эффект тренировки" [115].

Полученные результаты показали, чтово всех циклах величина εПП>εПФ, то есть восстановление формы оказываетсянесовершенным - в каждом цикле некоторая деформация εн не восстанавливается, в82результате при повторяющихся термоциклах происходит накопление пластическойдеформации в каждом цикле. Величину, накопленной пластической деформации εплвычисляли как сумму величин εн за предыдущие циклы.пл%н%плн30,220,11001020300,0NРисунок 41 εпл(N) и εн(N), полученные при термоциклировании сплава Ti50Ni50 поднагрузкой 50 МПа через температурный интервал мартенситных превращений.На рисунке 41 представлены зависимости εпл(N) и εн(N). Видно, что величинанедовозврата падает с увеличением номера термоцикла.

Если в первом циклевеличина недовозврата составляет 0,25%, то к тридцатому она снижается до 0,022%.Уменьшение величины недовозврата, а, следовательно, снижение скоростинакопления пластической деформации связано с упрочнением сплава [12]. Логичнопредположить в таком случае, что с некоторого цикла величина недовозвратадолжна стать равной нулю. Однако согласно работам [12,49], величина недовозвратане становится равной нулю, даже после большого количества цикла и с некотороготермоцикла накопление пластической деформации происходит с постояннойскоростью до разрушения образца.

По кривым ε(T), методом касательныхопределяли температуры реализации эффектов пластичности превращения и памятиформы, зависимости которых от номера термоцикла представлены на рисунке 42.83Температуры начала и завершения реализации эффекта пластичности превращенияобозначены Мн*, Мк*; начала и завершения реализации эффекта памяти формы - Ан*,Ак*.oT, C100*Ак*Ан*Мн80*Мк60400102030NРисунок 42 Изменение Ан*(N), Ак*(N), Мн*(N) и Мк*(N) при термоциклировании сплаваTi50Ni50 под нагрузкой 50 МПа через температурный интервал мартенситныхпревращений.Видно, что температуры снижаются при увеличении числа теплосмен.Уравнение (8) на странице 73 в случае одноосного растяжения примет вид:,[73]где(9)- действующее растягивающие напряжение,∫∫, аКак и в случае термоциклирования в ненапряжѐнномсостоянии снижение температур реализации эффектов пластичности превращения ипамяти формы вызвано изменением величины, что может быть вызваноувеличением плотности дефектов.Длятого,термоциклированиичтобысплаваоценитьTi50Ni50изменениеподплотностипостояннымдефектовнапряжениемпричерез84температурный интервал мартенситных напряжений измеряли изменение удельногоэлектросопротивления при температуре -196 °С.

Методика описана в разделе 2.2.2.На рисунке 43 представлена, полученная зависимость Δρ/ρ(N). Видно, чтоудельноеэлектросопротивлениеменяетсянелинейно,основноеизменениепроисходит в первых циклах, а затем после двадцатого цикла сопротивлениеизменяется очень слабо. Так как изменение удельного электросопротивления связанос увеличением плотности дефектов, можно утверждать, что и плотность дефектовпри большом количестве циклов меняется незначительно.Рисунок 43 Зависимость Δρ/ρ(N), полученная при термоциклировании сплава Ti50Ni50под нагрузкой 50 МПа через температурный интервал мартенситных превращений.Таким образом, термоциклирование под постоянным напряжением 50 МПасплава Ti50Ni50 приводит к увеличению величин εПП и εПФ и накоплению необратимойдеформации, а также к снижению температур реализации эффектов пластичностипревращения и памяти формы. Рассмотрим особенности поведения исследуемогосплава при термоциклировании под нагрузкой 200 МПа, превышающей пределпереориентации мартенсита.85пл200 МПа4030201050 МПа00102030NРисунок 44 Изменение εпл(N) при термоциклировании сплава Ti50Ni50 под нагрузкой50 и 200 МПа через температурный интервал мартенситных превращений.На рисунке 44 представлена зависимость величины накопленной пластическойдеформации от номера термоцикла при термоциклировании сплава Ti50Ni50 поднагрузкой 50 МПа и 200 МПа через температурный интервал мартенситныхпревращений.Видно,чтоувеличениезначениянапряжениявовремятермоциклирования привело к значительному росту величины накопленнойпластическойдеформации.Такзатридцатьтермоцикловпризначениидействующего напряжения 200 МПа величина пластической деформации достигла41%, тогда как за тридцать термоциклов при значении действующего напряжения 50МПа в образце накопилось только 3% пластической деформации.Увеличение действующей нагрузки привело к качественному изменению видазависимости εПП(N) (Рисунок 45).

Если при термоциклировании под малой нагрузкой(50 МПа) величина εПП возрастала с числом циклов (Рисунок 40), то притермоциклировании под действующим напряжением 200 МПа величина εППснижается. Это связано с тем, что величина эффекта пластичности превращенияпредставляет собой сумму обратимой фазовой - εф и пластической деформации,86накопленной в текущем термоцикле - εн. При напряжении 50 МПа величина εнзначительно меньше величины εф, и еѐ изменение с увеличением номера термоцикланезначительно влияет на вид зависимости εПП(N). Вид зависимости εПП(N) в этомслучае, главным образом, определяется изменением величины εф.

В случаедействующего напряжения 200 МПа в первых циклах величина εн превышаетвеличину εф, при этом с увеличением номера термоцикла величина εн значительноснижается, вследствие деформационного упрочнения, а εф возрастает с меньшейскоростью, поэтому сумма εф+εн с циклами уменьшается, и поэтому снижаетсявеличина εПП.ПППФ121086420102030NРисунок 45 Зависимости εПП(N) и εПФ(N), полученные при термоциклированиисплава Ti50Ni50 под нагрузкой 200 МПа через температурный интервал мартенситныхпревращений.Величина эффекта памяти формы - εПФ при увеличении числа теплосмен, как ислучае действующего напряжения 50 МПа увеличивается.Увеличение напряжения приводит и к изменению зависимости измененияудельного электросопротивления Δρ/ρ(N) от числа циклов (Рисунок 46). Основноеизменение электросопротивления также происходит за первые термоциклы, но затемрост удельного электросопротивления происходит с постоянной скоростью.

Стоит87отметить, что хотя скорость роста удельного электросопротивления возросла приувеличениидействующегонапряжения,значениеизмененияудельногоэлектросопротивления к тридцатому циклу увеличилось незначительно: 80% вслучае значения действующего напряжения -200 МПа, против 60% - в случае 50МПа. В то же время величина накопленной пластической деформации к тридцатомуциклу возросла более чем в десять раз. Причиной этого является то, чтонаблюдаемое увеличение удельного электросопротивления связано с увеличениемобщей плотности дефектов, которая слабо зависит от величины напряжения, тогдакак накопление пластической деформации связано с дефектами, образовавшихсявследствие появления вариантов мартенсита, сдвиг которых сонаправлен сдействующей нагрузкой.8060400102030NРисунок 46 Изменение Δρ/ρ(N) при термоциклировании сплава Ti50Ni50 поднагрузкой 200 МПа через температурный интервал мартенситных превращений.Такимобразом,термоциклированияувеличениесплаваTi50Ni50действующейподнагрузкипостояннымвонапряжениемвремячерезтемпературный интервал мартенситных превращений до 200 МПа привело кзначительному возрастанию величины накопленной пластической деформации и88величины εПФ.

Характеристики

Список файлов диссертации