Автореферат (1150439), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Микропластическая деформация,обусловленная аккомодацией мартенсита в зерне, вычисляется по формуле: gr MP 1 np D ( n ) ,N nгде np – мера микропластической деформации, связанной с ростом n-го вариантамартенсита, κ – постоянная материала. Эволюционные уравнения для параметровФn и np использовали в форме, приведенной в работе [10]. Переориентациюмартенсита в изотермических условиях рассчитывали с использованием подхода,предложенного А.Е. Волковым в работе [11].Для расчета пластической деформации пользовались моделью [12]. Считали,что дислокационное скольжение начинается, когда интенсивность касательного11напряжения на плоскости сдвига T( m ,k )  ( 31( m ,k ) ) 2  ( 32( m ,k ) )2 достигает напряжениятечения  s ( m , k ) : T ( m , k )   s ( m, k ) , где любую плоскость скольжения можно отнести кодной из 1, 2,…, m,…, M групп, где каждой группе принадлежат 1, 2,…, k,…, Km .Здесь  31( m ,k ) и  32( m ,k ) – сдвиговые компоненты напряжения, действующего наплоскости (m, k).

При этом происходит накопление сдвиговой деформации,составляющие приращений которой (в кристаллографическом базисе плоскости(m, k)) равны1131a ( m ,k )   (m,k ) 31 , 32a ( m,k )   (m,k ) 32 ,2TT2где  ( m,k )  2 apq( m,k ) apq( m,k ) — интенсивность скоростей деформации сдвига вплоскости (m, k). Напряжение течения  s ( m,k ) складывается из равновесногозначения  s ( m ) eq (константа материала) и добавок, отвечающих за деформационное.упрочнение  s ( m, k ) def : Предполагая, что коэффициент деформационного упрочнения g(m) не зависит отs ( m ,k )s ( m , k ) eqs ( m , k ) defвеличины сдвига, приращение напряжения s ( m , k ) defg(m)s ( m , k ) defрассчитали по формуле ( m,k ).В соответствии с задачей данной работы, для учета влияния скоростидеформации на величину предела текучести в выражение для напряжения теченияs ( m , k ) rt PT ( (m,k ) ) (T – температура, Pбыло введено дополнительное слагаемое и  – константы материала), в форме, предложенной В.А.

Лихачевым в работе [9].Исходя из описанных выше положений микроструктурной модели,рассчитывали диаграммы квазистатического (рисунок 5) и высокоскоростного(рисунок 6) деформирования сплава TiNi при различных температурах,обеспечивавших его мартенситный, аустенитный и смешанный фазовый состав.По полученным диаграммам деформирования сплава TiNi при различныхтемпературах методом касательных были определены фазовый и дислокационныйпределы текучести. Сравнение расчетных и экспериментальных значенийфазового и дислокационного пределов текучести представлено на рисунке 7.а)б)Рисунок 5.

Диаграммы квазистатического растяжения сплава TiNi в мартенситном (20°С)(а) и аустенитном (300°С) (б) состоянии: 1 – расчет, 2 – эксперимент.12а)б)Рисунок 6. Диаграммы высокоскоростного растяжения сплава TiNi в мартенситном (20°С)(а) и аустенитном (130°С) (б) состоянии: 1 – расчет, 2 – эксперимент.Проведенное компьютерное моделирование механического поведенияэквиатомного никелида титана при квазистатическом и высокоскоростномдеформировании растяжением и сравнение полученных результатов с даннымиэкспериментов показало, что микроструктурная модель, учитывающая фазовую,микропластическую деформации и двойникование мартенсита, с достаточнойстепенью точности описывает механическое поведение сплава TiNi, находящегосяв мартенситном, аустенитном и смешанном состояниях, не только в случаеквазистатического нагружения, но и в случае высокоскоростного изотермическогодеформирования.

При этом вся совокупность экспериментальных данных повысокоскоростному нагружению может быть описана единым набором констант(P = 7 и α = 0.25) скоростной зависимости предела текучести.а)б)Рисунок 7. Зависимость пределов текучести сплава TiNi от температуры деформированияпри квазистатическом (а) высокоскоростном (б) растяжении.Экспериментальные значения:Расчетные значения:■ – фазовый предел текучести;□ – фазовый предел текучести;▼ – дислокационный предел текучести.– дислокационный предел текучести.13В главе 4 изложены результаты исследования функциональных свойствникелида титана после квазистатического и высокоскоростного растяжения.Анализ функциональных свойств исследуемого сплава TiNi, приобретенных вовремя квазистатического и высокоскоростного нагружения, проводили притермоциклировании через интервал температур мартенситных превращений всвободном состоянии в специальном дилатометрическом устройстве.По полученным зависимостям деформация-температура находили значениядеформации sm, относящейся к эффекту памяти формы при первом нагреве, изначения деформации twsm, относящейся к эффекту обратимой памяти формы принагревании в последующем термоцикле.

При первом нагреве наблюдали возвратдеформации как проявление эффекта памяти формы в случае, если послеокончания разгрузки сплав при комнатной температуре имел в своем составепродеформированный мартенсит (рисунки 8 и 9).Проведенные эксперименты показали, что эффект памяти формы как послевысокоскоростного деформирования, так и после квазистатического, сувеличением температуры испытаний сначала возрастает и достигает максимумапри температурах несколько ниже Аs, а затем уменьшается, полностью исчезаяпри температурах выше 110ºС в первом случае и выше 150ºС – во втором.Отметим, что значение деформаций, связанных с эффектом памяти формы, послевысокоскоростного растяжения оказались меньше, чем после квазистатическогопри всех температурах деформирования.

В первом случае после деформированияпри температурах выше 110ºС эффект памяти формы уже не наблюдали, а вовтором случае эффект памяти формы проявляется вплоть до температуры 150ºС(рисунок 10).а)б)Рисунок 8. Зависимость деформации сплава TiNi от температуры в первом цикле нагревохлаждение после квазистатического (а) и высокоскоростного (б) нагружения при 20ºС вмартенситном состоянии до остаточной деформации 7,8 (а) и 11,5% (б).14а)б)Рисунок 9. Зависимость деформации сплава TiNi от температуры в первом цикле нагревохлаждение после квазистатического нагружения при 130ºС (а) и высокоскоростногонагружения при 100ºС (б) в аустенитном состоянии до остаточной деформации 18 (а) и14,5% (б).Отношение значения эффекта обратимой памяти формы (twsm) к значениюпластической деформации (p) с повышением температуры испытаний возрастает,достигает максимума, а затем уменьшается и меняет знак (рисунок 11).

Дотемператур около 100ºС обратимая память формы имеет мартенситный тип(положительные значения). В температурном интервале от 100ºС до 140ºСпроисходит постепенный переход из ОПФ мартенситного типа в ОПФаустенитного типа (отрицательные значения), в котором сосуществуют оба типаобратимой памяти, что приводит к появлению реверсивной обратимой памятиформы.Рисунок10.Зависимостьотношениявеличины эффекта памяти формы к величинеостаточной предварительной деформации оттемпературы, при которой проводилинагружение:○ – квазистатическое нагружение,● – высокоскоростное нагружение.15Рисунок 11.

Зависимость отношениявеличины эффекта памяти формы квеличине остаточной предварительнойдеформации от температуры, при которойпроводили нагружение:○ – квазистатическое нагружение,● – высокоскоростное нагружение.Кроме того, было проведено исследование эффектов памяти формы послеупомянутого ранее нагружения сплава TiNi при четырех температурахдеформирования в диапазоне 60-100°С при двух различных вариантах ихдостижения. Было обнаружено, что квазистатическое деформированиеэквиатомного сплава TiNi, содержащего в своем составе аустенит впредмартенситном состоянии (77ºС), приводит к повышению его функциональныхсвойств – однократной до 12,3% и обратимой памяти формы до 4,3%.Таким образом установлено, что эффект памяти формы, инициированныйвысокоскоростным нагружением, уменьшается с повышением температурыиспытаний быстрее, чем инициированный квазистатическим нагружением.Эффект памяти формы после высокоскоростного деформирования растяжениемпри различных температурах до остаточных деформаций 10-25% меньше, чемпосле квазистатического.

Обратимая память формы с повышением температуры,при которой проводили испытание, переходит из ОПФ мартенситного типа в ОПФаустенитного типа. Обратимая память формы мартенситного типа, появляющаясяпосле высокоскоростного нагружения, с повышением температуры испытанийуменьшается быстрее, чем после квазистатического.В главе 5 представлены результаты изучения реверсивной обратимой памятиформы, простой способ формирования которой был найден выше, изаключающийся в деформировании никелида титана в аустенитном состоянии внекотором температурном интервале.Было проверено предположение о сосуществовании в никелиде титанаобратимой памяти формы аустенитного и мартенситного типов.

Для выделенияобратимой памяти формы аустенитного типа образец нагревали через интервалобратного мартенситного превращения до 130С, охлаждали до 68С, а затемснова нагревали до 130С (рисунок 12).Рисунок 12. Зависимость деформации сплаваTiNi от температуры при нагревании до130С, охлаждении до 68С и последующемнагреве до 130С и охлаждении.16Рисунок 13. Зависимость деформациисплава TiNi от температуры принагревании до 95С и охлаждении докомнатной температуры.При достижении температуры начала прямого мартенситного превращения вовремя охлаждения наблюдали сжатие образца, что соответствует обратимойпамяти аустенитного типа, учитывая, что предварительное деформирование ваустенитном состоянии осуществляли растяжением.

При последующемнагревании также реализуется обратимая память формы аустенитного типа(удлинение при нагревании). Для выделения обратимой памяти формымартенситного типа образец нагревали до 95С и охлаждали до комнатнойтемпературы (рисунок 13). Как видно из рисунка 13, при нагревании происходитсжатие образца, а при охлаждении – удлинение. Учитывая то, что предварительноедеформирование осуществляли растяжением, такое поведение сплава однозначноговорит о том, что это ОПФ мартенситного типа.Таким образом, было показано, что реверсивная обратимая память формы вникелиде титана представляет собой сочетание обратимой памяти формыаустенитного и мартенситного типов (рисунок 14).В работе показана возможность регулирования соотношения участков сжатия иудлинения в реверсивной обратимой памяти формы варьированием диапазонаизменения температуры.

Такая регулировка имеет большое практическоезначение, так как она позволяет варьировать направление и величину рабочегохода исполнительных элементов устройств, используя при этом монотонноеизменение температуры – только нагревание или только охлаждение.Рисунок 14. Обозначение различныхсоставляющих реверсивной обратимойпамяти формы: обратимой памяти формымартенситного (1, 2) и аустенитного (3,4) типов.Рисунок 15. Зависимость обратимой памятиформы мартенситного (1, 2) и аустенитного(3, 4) типов при нагревании (1, 3) иохлаждении (2, 4) от числа термоцикловчерезполныйинтервалтемпературмартенситного превращения.Было проведено исследование термоциклической стабильности эффектареверсивной обратимой памяти формы.

Характеристики

Список файлов диссертации