Диссертация (1149859), страница 16

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

Текст из файла (страница 16)

Для оценкикачества расчѐта стоит учитывать, что значение напряжения 200 МПа превышаетпредел переориентации мартенсита для сплава Ti50Ni50, который равен 126 МПа,тогда как калибровка модели происходила по данным накопления необратимойдеформации в сплаве Ti50Ni50 при термоциклировании через полный интервалмартенситных превращений под постоянным напряжением 50 МПа. Согласно работе[16], если действующая нагрузка во время прямого мартенситного переходапревышает значение напряжения переориентации мартенсита, то это приводит кзначительномукачественномуувеличениюизменениюнакопленнойзависимостейпластическойвеличиндеформацииэффектовипластичностипревращения и памяти формы от числа теплосмен.

Поэтому расчѐт при такомзначениидействующегонапряженияявляетсясложнымиспытаниемдляапробируемой модели. Тем не менее, видно, что разность между значениямипластической деформации, полученными экспериментально для сплава Ti50Ni50 и длямодельного материала относительно невелика и поэтому можно считать, что расчѐтвыполненный с помощью модифицированной теории показал неплохое качественноеи количественное совпадение с экспериментальными данными.Ранее уже отмечалась актуальность проблемы оценки и расчѐта изменениявеличинэффектовпластичностипревращенияипамятиформыпритермоциклировании через интервал прямого мартенситного превращения.

Поэтомупо расчѐтным зависимостям ε(t) были вычислены величины эффектов пластичностипревращения и памяти формы. На рисунке 66 представлено сравнение расчѐтных иэкспериментальных значений величин эффектов пластичности превращения ипамяти формы при термоциклировании сплава TiNi под нагрузкой 200 МПа черезразличную долю температурного интервала прямого мартенситного превращения.Можно утверждать, что и в случае расчѐта величин деформационных эффектов119модифицированная модель показала хорошие результаты. Теория позволила описатькачественноизменившиесязависимостивеличинэффектапластичностипревращения от числа термоциклов.

Если во время прямого перехода действуетнебольшая нагрузка (меньше чем значение предела переориентации мартенсита), товеличина эффекта пластичности превращения увеличивается с ростом числа циклов,в случае же когда действующее напряжение превышает значение напряженияпереориентации мартенсита, то с увеличением числа теплосмен величина эффектапластичности превращения снижается. Описание такого качественного изменениязависимостей всегда является сложным для расчѐтных моделей.1 эксп1 теор0,75 эксп0,75 теор0,5 эксп0,5 теор0,25 эксп0,25 теораПП ,%101 эксп1 теор0,75 эксп0,75 теор0,5 эксп0,5 теор0,25 эксп0,25 теорПФ ,%10б55000102030N0102030NРисунок 66 Зависимости величин эффектов пластичности превращения (a) и памятиформы (б) от числа циклов при термоциклировании через различную долютемпературного интервала прямого превращения под нагрузкой 200 МПа,полученные экспериментально для сплаваTi50Ni50 и для модельного материала спомощью расчѐта на основе модифицированной структурно-аналитической теориипрочности.Отдельно неоходимо отметить тот факт, что термоциклирование через долютемпературного интервала прямого мартенситного превращения меньше, чем 0,5приводит к качественному изменению зависимости величины эффекта памятиформыотчислатеплосмен.Еслипритермоциклированиичерездолютемпературного интервала больше, чем 0,5 величина эффекта памяти формывозрастает, то при меньшей доле температурного интервала величина эффектапамяти формы снижается.

Возможно, что снижение величины эффекта памяти120формы связано с уменьшением объѐмной доли материала испытывающегомартенситные превращения и так как модель использует объѐмную долю мартенситав качестве внутреннего параметра, то расчѐт позволяет проверить данную гипотезу.0,20,10,00100200300400500600ВремяРисунок 67 Расчѐтная зависимость доли мартенситной фазы от условного временипри термоциклировании модельного материала через 0,25 доли температурногоинтервала прямого мартенситного превращения под нагрузкой 200 МПа.На рисунке 67 представлены расчѐтные зависимости мартенситной фазы отусловного времени при термоциклировании модельного материала через 0.25 долитемпературного интервала прямого мартенситного превращения под нагрузкой 200МПа.

Видно, что если температурный интервал сохраняется равным 0,25 долитемпературного интервала прямого мартенситного превращения в первом цикле, тоувеличение числа теплосмен приводит к уменьшению максимальной долимартенсита, достигаемой в каждом цикле. Что подтверждает предположение обуменьшениипревращения.объѐмнойдолиматериала,испытывающегомартенситные1213.3.3. Расчѐт изменения деформации при термоциклировании в неполномтемпературном интервале обратного мартенситного превращенияВ предыдущих пунктах выполнен расчѐт изменения деформации притермоциклировании в неполном температурном интервале прямого мартенситногопревращения.

В целом модель показала хорошее совпадение с экспериментом. И длядальнейшейпроверкибылвыполненрасчѐтизменениядеформациипритермоциклировании в неполном температурном интервале обратного мартенситногопревращения.0,5 - эксп0,5 - расч0,94 - эксп0,94 - расч1 - эксп1 - расчА , %32100102030NРисунок 68 Зависимости величины ΔεА от числа циклов при термоциклированиичерез 0,5, 0,94 и 1 температурного интервала обратного мартенситного превращенияпод нагрузкой 50 МПа, полученные экспериментально для сплава Ti50Ni50 и длямодельного материала с помощью расчѐта на основе модифицированнойструктурно-аналитической теории прочности.На рисунке 68 представлены расчѐтные и экспериментальные зависимостиΔεА(N) при термоциклировании через 0,5, 0,94 и полного температурного интервалаобратного мартенситного превращения под нагрузкой 50 МПа.

Видно, что при122больших значениях N возникает значительное расхождение между расчѐтными иэкспериментальными зависимостями. Это связано с тем, что согласно выбранномузакону изменения силы течения (уравнение (2) в разделе 3.3.1), величинаразупрочнения линейно зависит от приращения фазы. Экспериментальные жеданные показали, что зависимость величины разупрочнения от доли температурногоинтервала обратного мартенситного превращения нелинейна.Таким образом, для более точного описания свойств сплавов с памятью формывбудущемнеобходимомикропластическоготеченияусовершенствоватьсучѐтомзаконособенностейизмененияпротеканиясилыпроцессаразупрочнения во время обратного мартенситного превращения.Модификация уравнения изменения силы микропластического теченияпозволила качественно и количественно прогнозировать изменение деформации притермоциклировании модельного сплава в неполном температурном интервалепрямогомартенситногопревращения.Внезависимостиотдействующегонапряжения качество теоретических оценок изменения деформации оказалосьудовлетворительным.

Однако, не был учтѐн факт нелинейной зависимости величиныразупрочнения от доли температурного интервала обратного мартенситногопревращения, что привело к неудовлетворительному результату при расчѐтеизменения деформации при термоциклировании в неполном температурноминтервале обратного мартенситного превращения.123ЗаключениеВыполнено комплексное теоретическое и экспериментальное исследованиеособенностей накопления пластической деформации при термоциклировании сплаваTi50Ni50черезразличнуюдолютемпературногоинтерваламартенситныхпревращений.Полученные результаты показали, что:1.ВрезультатетермоциклированиясплаваTi50Ni50черезинтервалмартенситных превращений часть объѐма материала испытывает при охлажденииB2→ B19´ переход, тогда как другая часть претерпевает цепочку превращенийB2→R→B19´.

Этот факт является следствием неоднородного распределениядефектов кристаллической решѐтки, возникающих при многократно повторяющихсяфазовых переходах.2. Накопление необратимой деформации при термоциклировании сплаваTi50Ni50 под нагрузкой происходит при охлаждении в процессе прямого фазовогоперехода. Макроскопическая пластическая деформация развивается вследствиеаккомодации локальных напряжений, создаваемых "благоприятными" вариантамимартенсита, производящими сдвиг, сонаправленный с действующей нагрузкой.3.

Возрастание плотности дефектов решѐтки и величины необратимойдеформации происходит, в основном, во второй половине температурного интервалапрямого мартенситного превращения.4. В процессе термоциклирования TiNi под напряжением, не превышающемпредел переориентации мартенсита, макроскопическая деформация возникаетвследствие зарождения, непосредственно из аустенитной фазы, "благоприятноориентированных" по отношению к внешней нагрузке мартенситных кристаллов.При термоциклировании под напряжением, превышающем предел переориентациимартенсита, "благоприятные" варианты дополнительно образуются по механизмусиловойпереориентациисуществующих"неблагоприятноориентированных"124кристаллов,чтоприводитксущественномувозрастаниюнакапливаемойнеобратимой деформации.5. В процессе термоциклирования сплава Ti50Ni50 на этапе нагревания черезтемпературный интервал обратного превращения происходит разупрочнениематериала, величина которого пропорциональна доле материала, претерпевшегопереход мартенсит → аустенит.6.

Предложенная модификация закона изменения критического значения силымикропластического течения в структурно-аналитической теории прочности, путѐмвведения нелинейной связи между dFny и величиной упрочнения, позволяет описатьзависимости накопления пластической деформации при термоциклировании сплаваTiNi.125Литература1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.Otsuka K., Ren X. Physical metallurgy of Ti–Ni-based shape memory alloys // Prog.Mater. Sci. Elsevier Ltd, 2005. Vol.

Характеристики

Список файлов диссертации