Диссертация (1149859), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Предварительная деформацияили термоциклирование под нагрузкой приводит к увеличению плотности дефектов,то есть упрочнению сплава, благодаря чему при последующем термоциклированиипоявление новых дефектов и движение старых крайне затруднено, поэтомуизменение свойств при термоциклировании незначительно [19,24]. Вместе с тем, этиспособы повышения стабильности сплава при термоциклировании обладают рядомнедостатков.

Во-первых, различные термообработки требуют дополнительныхзатрат, а в случае предварительного деформирования повышение стабильностипроисходит за счѐт снижения пластичности сплава. Во-вторых, они приводят кизменению температур мартенситных превращений и функциональных свойствматериала. В целом данные способы приводят лишь к затруднению процессанакопления необратимой деформации при термоциклировании сплава TiNi, и неучитывают природу данного явления.Для успешной разработки методов повышения стабильности свойств сплавовна основе TiNi необходимо иметь представления о механизмах накоплениянеобратимой деформации при термоциклировании.

Исследованию этого вопросапосвящено некоторое количество работ отечественных и зарубежных авторов.Однако, результаты этих работ часто находятся в противоречии друг с другом. Так в[15,20,25] полагают, что необратимая деформация накапливается при охлаждении вовремя прямого мартенситного превращения, с другой стороны в [26,27] показано,что необратимая деформация накапливается во время нагревания на стадииобратногомартенситногопревращения.Такоепротиворечиеможетбытьобусловлено, как различием объектов исследования (химического состава сплавов иего термообработки), так и различием методов исследования стабильностифункциональных свойств сплавов с памятью формы.

Так в работе [26] не8проводилось термоциклирование под нагрузкой, однако сделан вывод о накоплениинеобратимой деформации во время обратного мартенситного превращения порезультатам эксперимента, в котором сделан один термоцикл и разгрузка наразличном этапе обратного мартенситного перехода. Кроме того, другим важнымфакторомявляетсявеличинадействующегонапряжениявовремятермоциклирования. Известно, что стабильность функциональных свойств зависитот того, как величина напряжения, действующего при термоциклировании,соотносится с пределом переориентации мартенситной фазы [1,12,19]. Так, еслидействующее напряжение меньше предела переориентации, то величина эффектовпластичности превращения и памяти формы возрастает при увеличении числатермоциклов[12].Еслижедействующеенапряжениепревышаетпределпереориентации, то величина эффекта пластичности превращения уменьшается приувеличение числа термоциклов, а величина накопленной деформации значительновозрастает [12].Такимобразом,механизмнакоплениянеобратимойдеформациипритермоциклировании сплава TiNi практически не изучен.

Существуют различныеподходы к описанию данного процесса, часто они находятся в конфликте друг сдругом, что не позволяет предложить адекватную модель механизма накоплениянеобратимой деформации. Это, в свою очередь, препятствует описанию ипрогнозированию изменения функциональных свойств сплавов с памятью формыпри термоциклировании, что существенно сужает спектр задач, которые могут бытьрешены с помощью применения этих сплавов.В связи с вышесказанным, основной целью кандидатской диссертацииявлялось исследование особенностей накопления необратимой деформации истабильности функциональных свойств при термоциклировании эквиатомногосплаваTiNiчерезтемпературныйинтервалмартенситныхпревращений,определение физических процессов, ответственных за механическое поведениематериала притеплосменах, иразвитиечисленных методов описанияи9прогнозирования такого поведения.

Для достижения поставленной цели необходимобыло решить следующие задачи:1. Разработать методику исследования влияния доли температурногоинтервала прямого или обратного переходов на накопление необратимойдеформацииистабильностьфункциональныхсвойствпритермоциклировании сплавов с памятью формы.2. Исследовать изменение параметров мартенситных превращений иизменения удельного электросопротивления при термоциклированиичерез температурный интервал мартенситных превращений сплаваTi50Ni50 без нагрузки.3.

Исследоватьстабильностиособенностинакопленияфункциональныхнеобратимойсвойств,деформации,измененияудельногоэлектросопротивления при термоциклировании сплава Ti 50Ni50 черезразличную долю температурного интервала прямого или обратногомартенситного превращения под напряжением.4. Произвести расчѐты для апробации модели, описывающей изменениефункциональных свойств и накопления необратимой деформации притермоциклировании сплава TiNi. При необходимости модифицироватьмодель с целью достижения максимального приближения расчѐтныхрезультатов к экспериментальным.Методология и методы исследования.Для выполнения экспериментальных работ использовали, как хорошоапробированные методы исследования, такие как дифференциальная сканирующаякалориметрия, измерение удельного электросопротивления, исследование изменениядеформации при охлаждении и нагревании под постоянной нагрузкой, так испециальноразработанныеметодикиисследования,такиекакметодикаисследования изменения деформации при термоциклировании через различнуюдолю температурного интервала прямого или обратного мартенситного превращения10подпостояннымнапряжениемиметодикаизмеренияудельногоэлектросопротивления при температуре жидкого азота в образцах до и послетермоциклирования.Длятого,чтобытермоциклированиичерезисследоватьизменениефиксированнуюсвойствдолюсплаватемпературногоTiNiприинтерваламартенситного превращения разработана методика термоциклирования черезразличную долю температурного интервала.

Она заключалась в том, что охлаждениеили нагрев образца прерывали по достижению заданной доли температурногоинтервала мартенситного превращения. Данная методика позволила получитьзависимости величин эффектов пластичности превращения и памяти формы,величины накопленной пластической деформации при термоциклировании сплаваTi50Ni50 от доли температурного интервала прямого или обратного мартенситногопревращения.Методика измерения изменения удельного электросопротивления быларазработанадляисследованияизмененияплотностидефектовпритермоциклировании и заключалась в том, что удельное электросопротивлениеобразца измеряли до и после термоциклирования при температуре -196 °С.

Даннаяметодикапозволилаполучитьзависимостиизмененияудельногоэлектросопротивления от доли температурного интервала прямого мартенситногопревращения. Использование этих методик позволило получить новые данные омеханизмах накопления необратимой деформации при термоциклировании сплаваTi50Ni50 через температурный интервал мартенситных превращений.Научная новизна.В диссертации впервые получены знания о механизмах накоплениянеобратимой деформации при термоциклировании Ti50Ni50 через температурныйинтервал мартенситных превращений. Показано, что необратимая деформация восновномнакапливаетсяпревращения.Этаназавершающейдеформацияобусловленастадиипрямогопоявлениеммартенситногоприохлаждении11благоприятно ориентированных кристаллов мартенсита, сдвиг которых сонаправленс вектором действующей нагрузки.

Установлено, что при термоциклировании поднапряжением, превышающем значение переориентации мартенсита, дополнительноенакопление необратимой деформации происходит из-за силовой переориентациинеблагоприятно ориентированных вариантов мартенсита. Обнаружено, что принагревании сплава Ti50Ni50 во время обратного мартенситного превращенияпроисходит его разупрочнение, что при последующем охлаждении обеспечиваетдополнительноепластическоедеформированиесплава.Показано,чтомодифицированная модель на основе структурно-аналитической теории прочностиудовлетворительно описывает накопление необратимой деформации и изменениефункциональных свойств при термоциклировании сплава Ti50Ni50 через различнуюдолютемпературногоинтервалапрямогоилиобратногомартенситногопревращения.

Установлено, что модифицированная модель на основе структурноаналитической теории прочности учитывает особенности накопления необратимойдеформации на различных стадиях прямого мартенситного превращения.Теоретическая и практическая значимость.Результаты работы имеют большую теоретическую значимость, поскольку онипозволили исследовать механизм накопления необратимой деформации притермоциклировании сплава Ti50Ni50 через температурный интервал мартенситныхпревращений.

Экспериментальные результаты, полученные в работе, позволилимодифицировать расчѐтную модель на основе структурно-аналитической теориипрочности, для того, чтобы она могла быть использована для прогнозирования иописанияизмененияфункциональныхсвойствинакоплениянеобратимойдеформации при термоциклировании сплава Ti50Ni50. Это позволило расширитьпредставления об особенностях мартенситных превращений в сплавах с памятьюформы и будет служить основой для разработки теоретических представлений одеформационных процессах, происходящих при зарождении и росте мартенситныхпластин во время прямого мартенситного превращения.12Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что наоснове полученных знаний могут быть разработаны практические рекомендацииинженерам, разрабатывающим устройства многократного действия на основесплавов с памятью формы, по выбору силовых и температурных режимов работыустройства, обеспечивающих стабильность функциональных свойств сплава TiNi, а,следовательно, и рабочих характеристик устройства.Положения, выносимые на защиту.1.

Методика исследования изменения функциональных свойств сплавов с памятьюформы при термоциклировании через различную долю температурного интервалапрямого мартенситного превращения.2. Накопление необратимой деформации при термоциклировании эквиатомногоникелида титана происходит в процессе прямого мартенситного превращениявследствие пластической аккомодации локальных напряжений при ростекристаллов мартенсита, сопровождающемся сдвигом, сонаправленным с внешнейнагрузкой. Увеличение доли ориентированных вариантов мартенсита приводит квозрастанию необратимой деформации.3. В процессе термоциклирования эквиатомного никелида титана на этапенагревания через температурный интервал обратного превращения происходитразупрочнение материала, величина которого пропорциональна доле материалапретерпевшего переход мартенсит → аустенит.4.

Модифицированное уравнение изменения силы микропластического течения вмодели на основе структурно-аналитической теории прочности ЛихачѐваМалинина,котораянеобратимойпозволяетдеформациииудовлетворительноизменениеописатьфункциональныхнакоплениесвойствпритермоциклировании сплава TiNi.Степень достоверности и апробация результатов.Степень достоверности результатов обоснована применением современныхметодикиоборудования,повторяемостьюэкспериментальныхрезультатов,13использованием современных методов теоретического расчѐта и сопоставленияполученных результатов с результатами других зарубежных и отечественныхнаучных групп.Результаты работы были апробированы на:1.

Характеристики

Список файлов диссертации