Диссертация (1149859), страница 3
Текст из файла (страница 3)
50-ый международный симпозиум «Актуальные проблемы прочности»Витебск, Беларусь, 27 сентября – 1 октября, 2010 г.2. Научно-техническийсеминар"Бернштейновскиечтенияпотермомеханической обработке металлических материалов", Москва, 26 – 28ноября, 2011 г.3. VI-яЕвразийскаянаучно-практическаяконференция"Прочностьнеоднородных структур - ПРОСТ 2012", г. Москва, 2012.4. "ХХ Петербургские чтения по проблемам прочности", 10-12 апреля, СанктПетербург, 2012.5. The 9th European Symposium on Martensitic Transformations (ESOMAT).Санкт-Петербург, сентябрь 9-16, 2012.6.
The International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies(SMST), Прага, май 20-25, 2013.7. 54-ая международная конференция «Актуальные проблемы прочности»,Екатеринбург, 11–15 ноября, 2013.8. Конференция «Сплавы с эффектом памяти формы: свойства, технологии,перспективы», Витебск, Беларусь, май 26-30, 2014.9. International Conference on Martensitic Transformations (ICOMAT), Бильбао,Испания, июль 6-11, 2014.Публикации.По материалам работы имеется 10 публикаций, из них 3 в изданиях из перечняВАК, из которых 2 в изданиях, индексируемых "Scopus".141. S. Belyaev, N. Resnina, A. Sibirev Peculiarities of residual strainaccumulation during thermal cycling of TiNi alloy // Journal of Alloys andCompounds, 2012. Vol.
542, pp. 37-422. Сибирев А.В., Реснина Н.Н., Евард М.Е., Волков А.Е., Беляев С.П.Накопление необратимой деформации при многократных теплосменах вникелиде титана: эксперимент и расчѐт // Вестник Тамбовского университета.Серия: естественные и технические науки, 2013. T. 18, № 4. С. 2031-2032.3. S. Belyaev, N. Resnina, A. Sibirev. Accumulation of Residual Strain in TiNiAlloy During Thermal Cycling // Journal of Materials Engineering and Performance,2014, Vol. 23, pp 2339-2342.4. С.П. Беляев, Н.Н.
Реснина, А.В. Сибирев Необычные мультистадийныепревращения в сплаве TiNi c эффектом памяти формы после термоциклирования //Сборник трудов конференции VI-я Евразийская научно-практическая конференция"Прочность неоднородных структур - ПРОСТ 2012" 2, Москва, 2012. С. 151.5.БеляевС.П.,РеснинаН.Н.,СибиревА.В.Влияниережиматермоциклирования на накопление необратимой деформации в сплаве никелидатитана // Сборник материалов "ХХ Петербургские чтения по проблемам прочности",10-12 апреля 2012, СПБ, 2012. С.
191-193.6. Беляев С.П., Реснина Н.Н., Сибирев А.В. Влияние температурного режиматермоциклирования на необратимое изменение деформации никелида титана //Научно-технический семинар "Бернштейновские чтения по термомеханическойобработке металлических материалов" г. Москва, 2011. С. 797.БеляевС.П.,РеснинаН.Н.,СибиревА.В.Изменениекинетикимартенситных превращений в сплаве TiNi при многократных теплосменах //Сборник материалов 50-го международного симпозиума «Актуальные проблемыпрочности» 27 сентября – 1 октября 2010 г.
Витебск. 2010. Часть 1, с.96.8. S. Belyaev, N. Resnina, A. Sibirev Strain variation during thermal cycling theTiNi alloy under constant stress through the temperature range of incomplete martensitic15transformation. // The 9th European Symposium on Martensitic Transformations(ESOMAT).
Saint-Petersburg. September 9-16, 2012. p 92.9. Беляев С.П., Реснина Н.Н., Сибирев А.В. Необратимая деформация сплавaTiNi при неполных мартенситных превращениях // Сборник тезисов докладов 54Международной конференции «Актуальные проблемы прочности». Екатеринбург:ФГБУН ИФМ УрО РАН. 11-15 ноября 2013 г. c.
107.10. Беляев С.П., Реснина Н.Н., Сибирев А.В., Волков А.Е. Изменениедеформации при термоциклировании сплава TiNi // Материалы конференциимеждународная конференция "Сплавы с эффектом памяти формы: свойства,технологии, перспективы" 26-30 мая 2014 г. Витебск, Беларусь. с. 27.Личный вклад автора.В работах 1 – 10 соискатель выполнил основную часть экспериментов,осуществил обработку и анализ полученных экспериментальных данных участвовалв обсуждении полученных данных и подготовке публикаций, Беляев С.П.
и РеснинаН.Н. участвовали в обсуждении полученных данных и подготовке публикаций, атакже определили задачи исследования. В работе 2 соискатель выполнил расчѐтнакопления необратимой деформации и изменения функциональных свойств спомощью модифицированной структурно-аналитической теории прочности притермоциклировании сплава Ti50Ni50, профессор Волков А.Е. и Евард М.Е. оказываликонсультации в проведении расчѐтов.16Глава 1. Аналитический обзор1.1.
Влияние многократных теплосмен на свойства сплавовБольшинствоматериалов,используемыхчеловекомвхозяйственнойдеятельности, испытывают на себе влияние теплосмен, например, сезонныеколебания климатических температур или рабочие циклы двигателя. При этом,хорошо известно, что все тела расширяются при нагреве и сжимаются приохлаждении [28]. Теоретически, при нагреве и последующем охлаждение изменениемакроскопических размеров тела должно быть обратимым, т.е.
после возвращения кисходной температуре геометрические размеры тела должны возвращаться кначальным значениям. Тем не менее, в реальных условиях при теплосменах можетпроисходить накопление необратимой деформации. Обычно, эта деформация мала ине превышает 1% температурного расширения [29]. Однако при большом количествециклов накопленная деформация может достигать значительных величин иприводить к катастрофическому разрушению тела.Накопление пластической деформации в образце при каждой теплосменесвязано с появлением и релаксацией микронапряжений в материале. Именнорелаксация внутренних напряжений приводит к одностороннему накоплениюнеобратимой деформации.
В [29] указано, что причинами накопления деформациипри теплосменах являются:1. Наличие градиента температуры по сечению образца.2.Анизотропиякоэффициентатемпературногорасширениявполикристаллических чистых металлах или хотя бы в одной из фаз гетерогенныхструктур.3. Разница в коэффициентах температурного расширения в соседних фазахмногофазных сплавов.174. Фазовые превращения.Так же существуют частные сложные случаи, связанные с процессамиокисления, графитизацией цементита, давлением газовых включений, внутренниминапряжениями, возникающими вследствие растворения и т.д.Рассмотримпримеры,иллюстрирующиеизменениедеформациипритермоциклировании, вызванные различными причинами.В [17] рассматривают теоретическое воздействие неравномерного нагрева напервую стенку цилиндрического термоядерного реактора.
Работа термоядерногореактора предполагает периодический разогрев первой стенки плазмой с внутреннейстороны и охлаждение еѐ теплоносителем на внешней поверхности, что неизбежносоздаѐт значительный перепад температур по толщине. Возникающие при этомнапряженияоказываютсядостаточновеликииприводяткявлениюнеизотермической ползучести [17].Рисунок 1 Зависимость накопленной деформации (strain) от разноститемператур в цикле (cycle amplitude) в урановых стержнях при охлаждение от 500 °Си постоянной нагрузке 1120 Фунт-сила на кв.
дюйм. [30]Примером влияния анизотропии коэффициента термического расширения нанеобратимоеформоизменениепритеплосменахявляетсянеизотермическаяползучесть в поликристаллических урановых стержнях, рассмотренная в [30]. Нарисунке 1 представлена зависимость накопления необратимой деформации отразности температуры в цикле при охлаждение от температуры 500 °С. Видно, что18значительной деформация становится при разности температур свыше 10 °С [30].Причиной такого поведения являлось наличие высоких внутренних напряжения вуране, в состояние поставки. При охлаждении изменение коэффициента анизотропии(рисунок 2) приводило к дополнительному увеличению внутренних напряжений.Релаксация этих напряжений за счѐт пластической деформации обуславливаланакопление односторонней необратимой деформации в сплаве [30].Рисунок 2 Зависимость коэффициента анизотропии термического расширениядля поликристаллического альфа урана от температуры.
[30]Какправило,большинствоконструкционныхсплавовявляютсямногофазными. Если фазы, входящие в состав сплава, обладают различнымкоэффициентом термического расширения, то это также будет приводить квозникновению внутренних напряжений. Примером может служить накоплениенеобратимой деформации при теплосменах в стали C-0.16Cr-24.20Ni-4.02Si-1.32Fe(вес. %), обладающей ферритно-аустенитной структурой [31] (Рисунок 3).На рисунке 3 представлены зависимости осевой деформации от температуры,полученные при многократных теплосменах в образцах, вырезанных продольно (a) ипоперечно направлению ковки. Видно, что в образце, вырезанном продольнокованой заготовке, наблюдалось удлинение, а в образце, вырезанном поперечнокованой заготовке, - сокращение.
Авторы [31] отмечают, что накоплениенеобратимой деформации происходит из-за пластической аккомодации термических19напряжений, связанных с различным коэффициентом термического расширенияаустенита и феррита.Рисунок 3 Зависимость осевой деформации (Strain in axial direction) от температуры(Temperature) для продольно (a) и поперечно (b) вырезанного образца. Tеплосмены винтервале температур от 20 °С до 900 °С без нагрузки; скорость нагрева 1 °С/сек,охлаждения 20 °С/сек[31].При сочетании теплосмен с механическими циклами, теплосмены такжеприводят к снижению прочности материала.
В работе [32] описано поведение сталиCr-Ni-Mo при усталостных испытаниях. За цикл образец сначала подвергалсярастяжению, затем сжатию, с различной амплитудой напряжения. Изотермическиеиспытания проводились при 550 °С, во время неизотермических испытаний образцыохлаждались от 550 °С до 250 °С. Максимум растягивающего напряженияприходился на максимум температуры, максимальное сжатие на минимумтемпературы. Цикл занимал 1 минуту. На рисунке 4 представлена зависимость числациклов до разрушения при изотермических и неизотермических испытаниях. Видно,что при неизотермических испытаниях при любых значениях нагрузки разрушениеобразцов происходит значительно раньше. Как полагают авторы [32], это связано сдополнительной повреждаемостью образца из-за возникновения температурныхнапряжений.20Рисунок 4 Зависимости числа механоциклов до разрушения (Cycles toFailure) от амплитуды напряжения (Stress Amplitude) образцов Cr-Ni-Moстали при изотермических (IF tests) и неизотермических (TMF tests)испытаниях [32].Более сложные процессы могут протекать в сплаве при теплосменах втемпературном интервале растворения промежуточных фаз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
