Автореферат (1150439), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Установленный факт, что после квазистатического деформирования сплаваTiNi в предмартенситном аустенитном состоянии достигаются лучшиефункциональные свойства (величины однократной памяти формы до 12,3% иобратимой памяти формы до 4,3%) по сравнению со свойствами, полученнымипосле деформирования в мартенситном состоянии.5. Новый простой способ формирования реверсивной обратимой памятиформы, который заключается в деформировании эквиатомного никелида титана ваустенитном состоянии в интервале температур 100-140oC.Апробация диссертацииРезультаты данной работы были представлены на следующих всероссийских имеждународных конференциях: XVIII Петербургские чтения по проблемампрочности и роста кристаллов (Санкт-Петербург, 21-24 октября 2008 г.),VI Международная научная конференция «Прочность и разрушение материалов иконструкций» (Оренбург, 20-22 октября 2010 г.), X Всероссийский съезд пофундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (НижнийНовгород, 24-30 августа 2011 г.), International Conference on MartensiticTransformations (ICOMAT-2011) (Осака, Япония, 4-9 сентября 2011 г.), Научнотехнический семинар «Бернштейновские чтения по термомеханической обработкеметаллических материалов» (Москва, 26-28 октября 2011 г.), 5th EuropeanConference on Structural Control (EACS 2012) (Генуя, Италия, 18-20 июня 2012 г.),8th European Solid Mechanics Conference (Грац, Австрия, 9-13 июля 2012 г.), 9thEuropean Symposium on Martensitic Transformations (ESOMAT-2012) (СанктПетербург, 9-16 сентября 2012 г.), II Всероссийский конгресс молодых ученых(Санкт-Петербург, 9-12 апреля 2013 г.), Международная конференция «Сплавы сэффектом памяти формы: свойства, технологии, перспективы» (Витебск, Беларусь,26-30 мая 2014 г.), 55-я Международная конференции «Актуальные проблемыпрочности» (Харьков, Украина, 9-13 июня 2014 г.), International Conference onMartensitic Transformations (ICOMAT-2014) (Бильбао, Испания, 6-11 июля 2014 г.),XI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической иприкладной механики, (Казань, 20-24 августа 2015г.), 10th European Symposium onMartensitic Transformations (ESOMAT2015) (Антверпен, Бельгия, 14-18 сентября2015 г.), Всероссийская научная конференция с международным участием«Механика композиционных материалов и конструкций, сложных и гетерогенныхсред», посвященная 95-летию со дня рождения академика И.Ф.

Образцова(Москва, 15-17 декабря 2015 г.), XXII Петербургские чтения по проблемам6прочности. К 110-летию со дня рождения академика С.Н. Журкова и 85-летию содня рождения профессора В.А. Лихачева, (Санкт-Петербург, 12-14 апреля 2016 г.).Результаты работы вошли в отчеты по следующим научно-исследовательскимпроектам:1. НИР «Теоретические и экспериментальные методы исследования процессовдеформации, разрушения и структурных превращений в материалах, в том числе,сплавах с памятью формы, с учетом их внутреннего строения и различныхспособов нагружения» (2011-2013), СПбГУ, Мероприятие 2, грант№ 6.37.137.2011.2. НИР «Эффекты памяти формы в никелиде титана после динамическогонагружения» (2012-2014), СПбГУ, Мероприятие 2, грант № 6.38.74.2012.3.

«Методы механики деформированного твердого тела в задачах нано- имезомеханики» НШ-518.2012.1 (2012-2013).4. «Исследованиетермо-механическихсвойствсплаваTiNiпривысокоскоростном нагружении», грант РФФИ 13-01-00050 (2013-2015).Получены следующие награды:1. За лучший стендовый доклад среди молодых ученых на Научнотехническом семинаре «Бернштейновские чтения по термомеханическойобработке металлических материалов», Москва, 26-28 октября 2011 г.2. За лучший устный доклад среди молодых ученых на международнойконференции «Сплавы с эффектом памяти формы: свойства, технологии,перспективы», Витебск, Беларусь, 26-30 мая 2014 г.ПубликацииПо материалам диссертации опубликовано 20 работ, из них 5 в изданияхрекомендованных ВАК, из которых 4 в изданиях, индексируемых Scopus и WoS.Личный вклад автораРезультаты проведенных исследований отражены в работах 1 - 20.

Вработах 1 - 20 соискатель выполнил основную часть экспериментов, осуществилобработку и анализ полученных экспериментальных данных, в рамкахмикроструктурного подхода провел компьютерное моделирование механическогоповедения никелида титана при квазистатическом и высокоскоростномнагружении в широком интервале температур, участвовал в обсужденииполученных данных и подготовке публикаций. Научный руководитель А.И. Разовосуществлял общее научное руководство с определением задач исследования,участвовал в обсуждении полученных данных и подготовке публикаций. Вработах 1,2, 6-8, 13 Г.Г. Нахатова помогала в подготовке образцов и проведенииисследований реверсивной обратимой памяти формы. В работе 6 такую жепомощь оказывал А.В.

Новосельский. А.А. Груздков и С.И. Кривошеевучаствовали в работе 10 в части, касающейся использования высокоскоростногомагнитно-импульсного нагружения, результаты которого в данную работу не7включены. Во время работ по компьютерному моделированию механическогоповедения никелида титана консультации давали А.Е. Волков и М.Е. Евард (в томчисле и при подготовке работ 16, 19 и 20). В работах 3-5, 9, 11, 17 А.М. Брагов,А.Ю.

Константинов и А.К. Ломунов оказывали помощь при проведениивысокоскоростного растяжения образцов с использованием метода Кольского дляразрезных стержней Гопкинсона. В работах 3-5, 11, 15-18 А.Н. Данилов проводилрентгеноструктурные исследования, участвовал в обсуждении результатовисследований и подготовке публикаций. А.Х.

Галиева (в работах 3, 10, 11, 15),В.И. Григорьева (в работах 3, 10, 11, 15, 16, 18) и Е.С. Остропико (в работах 3, 10,11, 15, 18) помогали при проведении экспериментальных работ по исследованиюэффектов памяти формы.Структура и объем работыДиссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и спискалитературы, состоящего из 103 наименований. Работа изложена на 134 страницах,иллюстрирована 110 рисунками и содержит 1 таблицу.СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯВо введении обосновывается актуальность исследуемой проблемы и еепрактическая значимость, сформулированы цель и задачи исследования.Глава 1 содержит аналитический обзор, в котором описаны исследованиявоздействия высокоскоростного нагружения на термомеханические свойствасплавов на основе никелида титана, включая сверхупругость. Отдельнорассмотрены работы с исследованиями и функциональных свойств сплавов сэффектом памяти формы после высокоскоростного нагружения.

Сделан вывод обактуальности исследования механических свойств и эффектов памяти формыпосле высокоскоростного растяжения и сравнения их с квазистатическим случаем.Глава 2 посвящена исследованию механических свойств никелида титана привысокоскоростном и квазистатическом растяжении и сравнительному анализуполученных закономерностей. Объектом всех исследований служил сплав TiNiэквиатомного состава с характеристическими температурами превращения: Mf =32oC, Ms = 74oC, As = 74oC, Af = 98oC. В экспериментах использовали образцыцилиндрической формы с рабочей частью диаметром 5 мм и длиной 10 мм,изготовленные из горячекатаных прутков сплава, которые отжигали при 500оС втечение 1 часа и охлаждали с печью.

Деформирование растяжением осуществлялипри температурах: 20, 50, 60, 77, 87, 110, 115, 120, 180, 220, 260 и 300С.Высокоскоростное нагружение осуществляли на установке, реализующей методКольского для разрезных стержней Гопкинсона со скоростями деформированияоколо 103с-1. Квазистатическое нагружение проводили на испытательной машинеLloyd LR30K Plus со скоростью деформирования 10-3с-1.8Характерные диаграммы квазистатического и высокоскоростного нагружениясплава в мартенситном при 20°С и в аустенитном состоянии при 130°Спредставлены на рисунках 1, 2.а)б)Рисунок 1. Диаграммы квазистатического растяжения сплава TiNi в мартенситном (20°С) (а)и аустенитном (130°С) (б) состоянии.а)б)Рисунок 2.

Диаграммы высокоскоростного деформирования сплава TiNi в мартенситном(20°С) (а) и аустенитном (130°С) (б) состоянии.По полученным диаграммам деформирования исследуемого сплава методомкасательных находили пределы текучести. Зависимости фазового идислокационного пределов текучести от температуры, при которой проводилииспытания, показаны на рисунке 3 и рисунке 4, соответственно.Проведенные эксперименты показали, что фазовый и дислокационный пределытекучести ведут себя различным образом при квазистатическом ивысокоскоростном нагружении. Имея при комнатной температуре в мартенситномсостоянии приблизительно одинаковые значения, фазовый предел с дальнейшимповышением температуры деформирования в динамическом случае растет, а вквазистатическом сначала убывает до некоторого минимума и только потомначинает расти.

Кроме того, при высокоскоростном нагружении значения9фазового предела текучести всегда выше, чем при квазистатическом.Дислокационный предел текучести при квазистатическом нагружении также, как ифазовый, имеет минимум в районе температуры 50оС, а при динамическомнагружении, во-первых, имеет значительно более высокие значения, а, во-вторых,не имеет минимума и убывает при изменении температуры деформирования откомнатной до 150оС. При температурах выше 150оС дислокационный пределтекучести в обоих случаях (квазистатическом и динамическом) имеет практическиодинаковое поведение и одинаковые значения.Рисунок 3. Зависимость пределов текучести Рисунок 4.

Зависимость пределов текучестисплаваTiNiоттемпературы сплаваTiNiоттемпературыквазистатического растяжения:высокоскоростного растяжения:□ – фазовый предел текучести;■ – фазовый предел текучести;Δ – дислокационный предел текучести.▲ – дислокационный предел текучести.Для анализа влияния фазового состава на механическое поведение никелидатитана были проведены квазистатическое и высокоскоростное растяжение сплавапри температурах 60, 77, 87 и 100оС, достижение которых обеспечивали двумяспособами. В одном случае образцы нагревали от комнатной температуры(мартенситное состояние) до температуры, при которой осуществлялидеформирование, в другом – материал нагревали до 180оС, переводя полностью ваустенитное состояние, и затем охлаждали до указанных температур, при которыхпроводили деформирование. При исследовании пределов текучести установлено,что в случае квазистатического нагружения при температурах 60оС и 87оС,достигнутых обоими способами, пределы фазовой неупругости, практически,совпадают, при 77оС при нагружении в аустенитном состоянии фазовый пределтекучести меньше, чем при нагружении в мартенситном состоянии.

Во времянагружения при 100оС наблюдали обратную картину: фазовый предел текучестипри деформировании в случае охлаждения до температуры испытания больше, чемв случае нагрева от комнатной температуры. Пределы дислокационнойпластичности при 77оС и 100оС в обоих вариантах достижения температурыиспытания совпадают с достаточной степенью точности, при 60оС10дислокационный предел текучести в случае охлаждения до температурыиспытания меньше, чем в случае нагрева от комнатной температуры. В случаевысокоскоростного нагружения предел дислокационной пластичности ведет себяподобным образом, как при квазистатическом нагружении, а фазовый пределтекучести при всех температурах деформирования в аустенитном состояниибольше, чем в мартенситном.В главе 3 представлены результаты моделирования механического поведенияэквиатомного сплава TiNi при квазистатическом и высокоскоростном растяжении.Для проведения компьютерного моделирования была выбрана микроструктурнаямодель, основанная на созданной В.А.

Лихачёвым и В.Г. Малининым [9]структурно-аналитической теории прочности, и в настоящее время развиваемаяА.Е. Волковым и М.Е. Евард [10-12].Согласно модели, изучаемый математический объект представляет собойполикристалл, каждое зерно которого характеризуется ориентацией .Деформация представительного объема вычисляется путем ориентационногоусреднения деформаций по всем зернам.Полная деформация зерна представляется в виде суммы деформаций,обусловленных различными механизмами: i gr   i gr e   i gr T   i gr Ph   i gr MP   i gr P ,где соответствующие виды деформации определяют индексы: “е” – упругая,“T” – тепловая, “Ph” – фазовая, “MP” – микропластическая, “P” – пластическая.Упругая деформация и деформация теплового расширения рассчитываются поизвестным соотношениям. Принимая во внимание предположение, что в зернеможет находиться аустенит и N = 12 вариантов мартенсита, фазовая деформациязерна вычисляется следующим образом: gr Ph 1N Dn(n),nгде Фn  объемная доля n-го варианта мартенсита, а D(n) – матрица деформациидля n-го варианта мартенситного превращения.

Характеристики

Список файлов диссертации