Диссертация (1150440), страница 14
Текст из файла (страница 14)
До температур около 100ºС обратимая память формыимеет мартенситный тип. В температурном интервале от 100ºС до 140ºСпроисходит постепенный переход из ОПФ мартенситного типа в ОПФаустенитного типа. Отметим, что обратимая память формы мартенситного типа,появляющаяся после высокоскоростного нагружения, с повышением температурыиспытаний уменьшается быстрее, чем после квазистатического [78, 85-88].Особым является температурный интервал от 100ºС до 130ºС, в которомсосуществуют оба типа обратимой памяти, что приводит к появлениюреверсивной обратимой памяти формы (Рисунок 4.5а).
Эффект реверсивнойобратимой памяти формы (ЭРОПФ) представляет собой уникальное явление ибудет подробно рассмотрен в Главе 5.97Максимумы отношений, характеризующие эффект памяти формы и эффектобратимой памяти формы, наблюдающиеся на Рисунках 4.6 и 4.10, различны имогут быть объяснены наименьшими критическими значениями напряжений,которые запускают раздвойникование в мартенсите, и инициирующими прямоемартенситное превращение аустенита в мартенсит при температурах, близких кAs. Близость (практически, совпадение) температур As и Ms при B2Rпревращении позволяет предположить, что максимальные значения указанныхотношений, характеризующих ЭПФ и ОПФ, являются результатом присутствияаустенита в предмартенситном состоянии и его деформирования при нагружении[77].Добавим, что, как оказалось, если построить зависимость отношения twsm/res,отнеся деформацию, связанную с эффектом обратимой памяти формы, костаточной деформации (Рисунок 4.11), то ее характер, практически, неотличается от характера изменения классического отношенияtwsm/p стемпературой.Рисунок 4.11.
Зависимость отношения величины эффекта обратимойпамяти формы к остаточной предварительной деформации оттемпературы, при которой проводили нагружение., ▲ – ОПФ мартенситного типа; , ▼ – ОПФ аустенитного типа;, – квазистатическое нагружение; ▲, ▼ – высокоскоростноенагружение.98Одной из причин смещения максимумов в сторону низких температур надиаграммах, соответствующих высокоскоростному растяжению, может бытьлокальное повышениетемпературыобразцов, связанноес интенсивнымобразованием зон локализованной деформации при динамическом растяжении[89, 90], которое приводило к тому, что структурные механизмы деформации,определявшие формирование однократной и обратимой памяти формы, начиналидействовать при формально меньшей температуре, а не при температуресоответствовавшего испытания образцов.Намибылапроведенапопыткаизмеренияизменениятемпературыповерхности образца во время высокоскоростного нагружения.
Измеренияпроводили с помощью инфракрасной камеры Optris PI 160 с временнойчувствительностью 8мс и чувствительностью по температуре 0,08К. Схемаэксперимента и процесс измерения осложнялись тем, что опыт, в которомпроводили измерение температуры, должен был отличаться от стандартногоиспытания. В стандартном испытании при высокоскоростном нагруженииобразец, полностью закрытый передающей деформационные волны втулкой,располагался внутри трубчатого нагревательного устройства и, как толькообразец достигал необходимую температуру, проводили ударное нагружение.
Вопыте по измерению температуры для того, чтобы обеспечить визуальный доступк поверхности образца и сфокусировать инфракрасную камеру на ней, вконструкцию установки и схему эксперимента были внесены изменения. Вопервых, в передающей втулке с одной ее стороны был сделан продольный вырез,причем, не на всю ее длину. Во-вторых, непосредственно перед нагружениемнеобходимо было сдвигать нагревательное устройство в сторону, открываяконструкцию, в которой находился образец. Только после этого начиналиизмерение и запись температуры поверхности и затем проводили ударноенагружение. Это приводило к тому, что распределение температур переднагружением в данном опыте и в стандартном отличалось друг от друга, но99позволяло достичь цель этого эксперимента. Результаты одного из такихизмерений изображены на Рисунке 4.12.Рисунок 4.12.
Распределение температуры по длине рабочей частиобразца до высокоскоростного нагружения (1) и после него через 0,1спосле первого измерения (2).Кривая (1) представляет собой распределение температуры по длине,выраженной в условных единицах (линия в поле инфракрасной камеры быларазделенана75равныхчастей),довысокоскоростногонагружения.Инфракрасная камера была сфокусирована на поверхности образца. Левая частьзависимости (1) с низкой температурой относится к захвату, на котором камерасфокусирована не была, а правая – к поверхности образца, под вырезом во втулке.Такое начальное положение было выбрано потому, что во время нагружения всяконструкция с разрезными стержнями смещалась влево (если смотреть на график,то удар наносился справа).
Соответственно, зависимость (2) представляетраспределение температуры после удара. Интервал между измерениями – 0,1секунды. Нагружение произошло в этом временном интервале. Ввиду того, чтовся конструкция переместилась влево, то теперь правая низкотемпературная частькривой (2) относится к правому захвату, на котором не сфокусирована камера, а100левая – к поверхности образца.
Из Рисунка 4.12. видно, что никакого повышениятемпературы поверхности при нагружении не произошло. Наблюдающеесяпонижение температуры можно отнести к естественному охлаждению всейконструкции после удаления нагревательного устройства перед нагружением.Хотя использованные нами методы контроля температуры образцов невыявили ее изменений при динамическом растяжении, это не являетсяоснованием для утверждения об отсутствии локального повышения температуры.Высокая степень локализации повышенных температур, низкая теплопроводностьсплавов TiNi и высокая скорость растяжения могли стать причиной того, чтотемпература образцов на поверхности не успевала изменяться за короткое времядействия импульсной нагрузки.Форма зависимости отношений, характеризующих ЭПФ и ОПФ, смаксимумами близкими к As наводит на предположение, что наличие аустенита впредмартенситном состоянии, который может быть получен при охлаждении оттемпературы выше Af, и его деформирование могут обеспечить улучшениефункциональных свойств (увеличение эффектов однократной и обратимой памятиформы).
Для проверки этого предположения было проведено исследованиефункциональных свойств сплава TiNi при четырех температурах в диапазоне 60100°С при двух различных вариантах достижения температур, при которыхпроводили деформирование. В одном случае образцы нагревали от комнатнойтемпературы до температуры деформирования, в другом – нагревали до 180оС изатем охлаждали до указанных температур. Фазовый состав сплава при этихтемпературах можно оценить следующим образом. При 60oC в первом случае(при нагревании от комнатной температуры) сплав находился в стабильноммартенситном состоянии, во втором случае (предварительный нагрев до 180 oC иохлаждение)–сплавсодержалаустенитнуюимартенситнуюфазыприблизительно в равном отношении. При 77oC в первом случае сплав находилсяв мартенситном состоянии с небольшой долей аустенита, во втором случае – ваустенитном предмартенситном состоянии, возможно, с небольшой долеймартенсита.
При 87oC в первом случае сплав содержал мартенситную и101аустенитную фазы приблизительно в равном соотношении, во втором случае –сплав находился в аустенитном предмартенситном состоянии. При 100 oC впервом случае сплав находился в аустенитном состоянии с небольшой долеймартенсита, во втором случае – в аустенитном предмартенситном состоянии [77,91, 92]. Механическое поведение сплава в этих случаях было описано в Главе 2.Результаты исследования однократной и обратимой памяти формы изображенына Рисунках 4.13 и 4.14.Рисунок 4.13.
Зависимостьотношения величины эффектапамяти формы к остаточнойпредварительной деформации оттемпературы, при которойпроводили нагружение. ∆, –квазистатическое нагружение, ▲,▼ – высокоскоростноенагружение. ∆, ▲ – нагрев дотемпературы испытания, , ▼ –охлаждение от 180 ºC дотемпературы испытания.Рисунок 4.14. Зависимостьотношения величины эффектаобратимой памяти формы кнеобратимой пластическойдеформации от температуры, прикоторой проводили нагружение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
