Автореферат (1150439)
Текст из файла
На правах рукописиМоторин Александр СергеевичФункционально-механические свойства никелида титана привысокоскоростном растяжении01.02.04 – Механика деформируемого твердого телаАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург2016Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:доктор технических наук, с.н.с., профессорРазов Александр ИгоревичОфициальные оппоненты:Мельников Борис Евгеньевич,доктор технических наук, профессор, профессоркафедры гидравликиСанкт-Петербургский политехнический университетПетра ВеликогоПомыткин Сергей Павлович,доктор физико-математических наук, доцент,профессор кафедры высшей математики и механикиСанкт-Петербургский государственный университетаэрокосмического приборостроенияВедущая организация:Петербургский государственный университет путейсообщения Императора Александра IЗащита состоится “___” _______ 20___ г.
в __ часов на заседаниидиссертационногосоветаД 212.232.30набазеСанкт-Петербургскогогосударственного университета по адресу: 198504, Санкт-Петербург, СтарыйПетергоф, Университетский пр., 28, математико-механический факультет, ауд. 405.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, СанктПетербург,Университетскаянаб.,7-9инасайтеhttps://disser.spbu.ru/files/disser2/disser/6GDWXbkLfb.pdf.Автореферат разослан “____” ___________ 20__ г.Ученый секретарь диссертационного советадоктор физ.-мат.
наукКустова Е.В.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темыИзменениясвойствразличныхматериаловподвоздействиемвысокоскоростного нагружения давно привлекают интерес ученых и инженеров,что связано с большой практической значимостью таких исследований длягражданской и специальной техники. Этот интерес не обошел стороной и сплавы сэффектом памяти формы (ЭПФ), особенно на основе композиции TiNi. Сплавы наоснове TiNi обладают уникальными свойствами – высокими коррозионнойстойкостью и прочностью, хорошими показателями восстановления деформации,значительными реактивными напряжениями, хорошей биосовместимостью,высокой демпфирующей способностью, ввиду чего к настоящему времени ужеуспешно применяются во многих областях техники и медицины. Актуальностьданной работы обусловлена еще и тем, что во многих областях современнойтехники и медицины стремятся уменьшить размеры рабочих элементов и снизитьвремя отклика устройств, используемых в быстропротекающих процессах.
Крометого, сплавы с ЭПФ могут подвергаться высокоскоростному нагружению впроцессе технологических операций, например, при создании биметаллическихматериалов с памятью формы.В проведенных ранее известных работах авторы при высокоскоростномнагружении, в основном, исследовали механические свойства сплавов TiNi [1, 2].К исследованию механических свойств можно отнести и работы, посвященныесверхупругому поведению никелида титана [3, 4], хотя, конечно, это свойствоможно отнести и к функциональным свойствам, связанным с мартенситнымипревращениями. Исследование механических свойств наиболее полнопроводилось при деформировании сплавов сжатием [1, 2, 5]. В режиме растяженияисследования влияния скорости деформирования и температуры испытания намеханическое поведение сплава TiNi частично проводились в работах [6, 7] и неносили систематический характер.Исследования функциональных свойств никелида титана – эффектаоднократной памяти формы и эффекта обратимой памяти формы (ОПФ) послевысокоскоростного деформирования носили несистематический характер и, восновном, проводились в режиме сжатия.
Систематические исследованияоднократной и обратимой памяти формы были начаты в работе [8], в которойизучение ЭПФ и ОПФ проводили только после высокоскоростногопредварительного сжатия при комнатной температуре. Было показано, чтосуществуют области предварительных высокоскоростных деформаций, которыеприводили к повышению эффектов памяти формы по сравнению сквазистатическим нагружением. Систематические работы по исследованию3функциональных свойств сплавов с ЭПФ после высокоскоростного нагружения врежиме растяжения отсутствовали.Все вышесказанное говорит об актуальности исследования механическихсвойств никелида титана при высокоскоростном растяжении и егофункциональных свойств, инициированных этим нагружением, что в дальнейшемможет дать дополнительные возможности при применении этих сплавов.Целью работы являлось исследование механических и функциональныхсвойств никелида титана эквиатомного состава при высокоскоростном иквазистатическом растяжении в температурном интервале, охватывающемдиапазон мартенситного превращения, изучение зависимости этих свойств оттемпературы, при которой осуществляли нагружение, и компьютерноемоделирование механического поведения сплава в указанном интервалетемператур.Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:1.
Провести высокоскоростное и квазистатическое растяжение образцов изэквиатомного сплава TiNi при различных температурах в интервале 20-300оC,охватывающем диапазон температур мартенситного превращения.2. Осуществить сравнительный анализ механических свойств эквиатомногосплава TiNi при высокоскоростном и квазистатическом растяжении.3. Выполнить компьютерное моделирование механического поведенияэквиатомного сплава TiNi при квазистатическом и высокоскоростномрастяжении в интервале температур 20-300оC с использованиеммикроструктурного подхода.4.
Исследовать особенности проявления эффектов однократной и обратимойпамяти формы в эквиатомном сплаве TiNi после высокоскоростного иквазистатического растяжения.5. Изучить влияние температуры, при которой осуществляли деформирование, намеханические и функциональные свойства эквиатомного сплава TiNi.Научная новизнаВ результате проведенного исследования установлено, что фазовый идислокационный пределы текучести сплава TiNi эквиатомного состава приквазистатическом и высокоскоростном растяжении ведут себя различным образом.Обнаружено, что при высокоскоростном растяжении значения фазового пределатекучести всегда выше, чем при квазистатическом. Показано, что компьютерноемоделирование механического поведения эквиатомного никелида титана вширокоминтервалетемператур,проведенноесиспользованиеммикроструктурного подхода, дает достаточно хорошее совпадение сэкспериментальными данными, как в квазистатическом случае, так и привысокоскоростном нагружении.4Установлено, что эффект памяти формы после высокоскоростногодеформирования растяжением при различных температурах до остаточныхдеформаций 10-25% всегда меньше, чем после квазистатического нагружения.Эффект памяти формы и обратимая память формы мартенситного типа,инициированные высокоскоростным нагружением, уменьшаются с повышениемтемпературы испытаний быстрее, чем инициированные квазистатическимнагружением.
Обратимая память формы мартенситного типа с повышениемтемпературы предварительного нагружения переходит в обратимую память формыаустенитного типа. Обнаружен температурный интервал, где оба типа обратимойпамяти формы сосуществуют и приводят к появлению реверсивной ОПФ. Такимобразом, был найден простой способ формирования реверсивной обратимойпамяти формы, заключающийся в деформировании никелида титана приопределенных температурах в аустенитном состоянии.Установлено, что деформирование сплава TiNi, содержащего в своем составеаустенит, приводит к повышению его функциональных свойств – однократной иобратимой памяти формы.Практическая значимостьПрактическая значимость результатов исследования заключается в том, что наоснове полученных данных разработчикам испытывающих динамическиенагрузки устройств на основе никелида титана могут быть сформулированыпрактические рекомендации по выбору деформационно-силовых и температурныхрежимов функционирования рабочих элементов этих устройств, обеспечивающихнаиболее эффективное использование термомеханических и функциональныхсвойств эквиатомного сплава TiNi и оптимизацию рабочих характеристикустройства.Степень достоверности полученных результатов обеспечена использованиемсовременных методов экспериментальных исследований, скрупулезнойобработкойэкспериментальныхданных,соответствиемполученныхзакономерностей их теоретической интерпретации и воспроизводимостьюрезультатов.
Все данные и выводы по работе находятся в согласии ссовременными представлениями о природе и закономерностях процессовнеупругой деформации материалов с мартенситными превращениями и эффектамипамяти формы.Основные положения и результаты, выносимые на защиту1. Закономерности изменения фазового и дислокационного пределов текучестиэквиатомного сплава TiNi от температуры квазистатического и высокоскоростногорастяжения.2. Результаты компьютерного моделирования механического поведенияэквиатомного сплава TiNi при квазистатическом и высокоскоростном растяжении5в широком интервале температур, охватывающем диапазон мартенситногопревращения.3. Закономерности изменения эффектов однократной и обратимой памятиформы от температуры квазистатического и высокоскоростного растяженияэквиатомного сплава TiNi в интервале 20-300oC.4.
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}
