Диссертация (1150440), страница 15

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

Текст из файла (страница 15)

∆, – квазистатическое нагружение,▲, ▼ – высокоскоростноенагружение. ∆, ▲ – нагрев дотемпературы испытания, , ▼ –охлаждение от 180 ºC дотемпературы испытания.Прежде всего, следует отметить, что и однократная и обратимая памятьформы после высокоскоростного нагружения не становятся больше при102использовании второго способа достижения температуры деформирования(охлаждением от 180оС).Отдельно можно рассмотреть температуру 100оС, при которой какие-либоизменения и после квазистатического и после высокоскоростного нагружения придвухвариантахдостижениятемпературыдеформирования,практически,отсутствовали. Это можно объяснить только тем, что при достижении этойтемпературы и нагреванием от комнатной температуры и охлаждением от 180оСсплав находился в аустенитном состоянии и очень близко к температураммартенситного превращения.

Это состояние было одинаково нестабильным и втом и в другом случае.Наибольшие положительные изменения отношений sm/res и twsm/p послеквазистатического растяжения наблюдали при температурах 60 и 87 оС,достигнутых путем охлаждения от 180оС, что подтверждает эффективностьдеформирования аустенита в предмартенситном состоянии для улучшенияфункциональных свойств сплава TiNi. Анализ абсолютных величин sm и twsm,полученных в этой серии экспериментов, показали, что их приращения последеформирования при 60оС составили 1,9% и 0,7%, соответственно. Длятемпературы 87оС этот прирост составил 0,6% и 1,3%, соответственно.

Приотклонении от этих двух температур величины sm и twsm были меньше, этоговорит о том, что улучшение функциональных свойств происходит в узкомтемпературном интервале, и, как видно, не в одном. Незначительные приращенияsm/res и twsm/p после квазистатического высокоскоростного растяжения притемпературе 77оС в обоих случаях (достигнутой нагреванием от комнатнойтемпературы или охлаждением от 180оС), было обусловлено, по-видимому,близостью к практически одинаковым температурам Ms и As. При том, чтофазовый состав сплава в этих двух случаях был кардинально противоположным,результат деформирования был одинаковым. Несмотря на большой прирострассматриваемых отношений при температурах 60 и 87оС, их максимум лежит врайоне 77оС.103Возвращаясь к температурам 60 и 87оС, стоит отметить, что при решениипрактических задач, например, при создании приводов, рабочие элементыкоторых используют обратимую память формы, более важными являютсяабсолютные значения деформаций sm и twsm, чем какие-либо относительныевеличины sm/res и twsm/p.

Абсолютные значения в этих двух случаях былиуникальными (Рисунок 4.15). После деформирования при температуре 60 оС,достигнутой охлаждением из аустенитного состояния, значение величиныобратимой памяти формы мартенситного типа равнялось 3,2%, а при 87 оС,вообще, было равно 4%.а)б)Рисунок 4.15. Зависимость деформации сплава TiNi от температуры вовтором цикле нагрев-охлаждение после квазистатического нагружения при60(а) и 87ºС (б), достигнутых охлаждением от 180ºС, до остаточнойдеформации 11,4 (а) и 10,5% (б).Подтверждением предположения о максимуме функциональных свойствпосле деформирования в районе температуры 77оС, достигнутой охлаждением изаустенитного состояния, могут служить полученные в этом случае значенияоднократной памяти формы 12,3% и обратимой памяти формы мартенситноготипа 4,35% (Рисунок 4.16).104а)б)Рисунок 4.16.

Зависимость деформации сплава TiNi от температуры впервом (а) и во втором (б) цикле нагрев-охлаждение послеквазистатического нагружения при температуре 77ºС, достигнутойохлаждением от 180ºС, до остаточной деформации 15%.Одной из причин наблюдаемого улучшения функциональных свойствисследуемого сплава после деформирования аустенита в предмартеситномсостоянии (т.е. когда температура, при которой проводят нагружение, достигаетсяохлаждением из аустенитного состояния) может быть преобладание некоторыхсистем сдвига при содействии внешнего напряжения, которые способствовалимартенситному превращению B2B19 вместо мартенситного превращенияB2R [65].Отрицательныеизмененияотношенийsm/resиtwsm/pпослевысокоскоростного растяжения при температурах 77, 87 и 100°С, достигнутыхпутем охлаждения от 180оС, по сравнению с первым способом достижениятемпературы испытания, по-видимому, были результатом перехода при такихтемпературах от мартенситного типа обратимой памяти формы к аустенитномутипу.

Как было показано ранее, деформирование аустенита при температурах,превышающих Af, приводит к образованию ОПФ аустенитного типа, гдеобратимые деформации в несколько раз ниже, чем обратимые деформации,которые могут быть реализованы за счет ОПФ мартенситного типа. Учитывая, чтоповышение температуры характерно для высокоскоростного деформирования,105можно утверждать, чтовышеуказанные отрицательные изменения былихарактерны для испытаний, проведенных при температурах выше температуры Af= 98оС, и были связаны с образованием ОПФ аустенитного типа.Подводя итог этой главе, можно констатировать следующее.

Установлено,чтоэффектпамятиформыпослевысокоскоростногодеформированиярастяжением при различных температурах до остаточных деформаций 10-25%меньше, чем после квазистатического. Эффект памяти формы, инициированныйвысокоскоростным нагружением, уменьшается с повышением температурыиспытаний быстрее, чем инициированный квазистатическим нагружением.

Впервом случае после деформирования при температурах выше 100ºС эффектпамяти формы не наблюдали, во втором случае ЭПФ существует вплоть дотемпературы 150ºС. Обратимая память формы с повышением температуры, прикоторой 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. Обнаружен температурныйинтервал, где оба типа обратимой памяти формы сосуществуют и приводят кпоявлению реверсивной ОПФ. Этот интервал лежит между температурами 100 и140ºС. Установлено, что квазистатическое деформирование сплава TiNi,содержащеговсвоемсоставеаустенитприводиткповышениюфункциональных свойств – однократной и обратимой памяти формы.его106Глава 5. Эффект реверсивной обратимой памяти формыЭффект реверсивной обратимой памяти формы был открыт в ЛабораториипрочностиматериаловНИИМатематикииМеханикиЛенинградскогогосуниверситета в 80-е годы прошлого века.

Основной предпосылкой дляреализации этого эффекта являлась возможность формирования в сплавах наосновеникелидатитанадвухэффектовобратимойпамятиформыпротивоположного знака – мартенситного и аустенитного типов, или наличие всплаве многостадийного мартенситного превращения. В первом случае былонеобходимо, чтобы ОПФ мартенситного и аустенитного типов были реализованыв различных температурных интервалах с тем, чтобы они не компенсировали другдруга при реализации мартенситного превращения. В последнем случае эффектреверсивной обратимой памяти формы может быть получен не только за счетсуществования двух типов ОПФ (мартенситного и аустенитного), а за счетреализации только одного ее типа, чаще всего, мартенситного, на разных стадияхмартенситных превращений. Вспомним, что собой представляют эти два типаобратимой памяти формы.Эффектобратимойпамятиформымартенситноготипаобычнонаблюдается после предварительного деформирования сплава, находящегося вмартенситном состоянии.

После первого нагревания и реализации однократнойпамяти формы изменение деформации при последующем охлаждении происходитв том же направлении, что и предварительное нагружение. Это явление и принятоназывать ОПФ мартенситного типа. Эффект обратимой памяти формыаустенитного типа возникает после деформирования сплава в аустенитномсостоянии. Он проявляется при первом же охлаждении через интервал прямогомартенситного превращения и изменение деформации происходит в направлении,противоположномунаправлениюпредварительногонагружения.Всветесказанного реверсирование деформации можно понимать как последовательный107переход от мартенситного (аустенитного) к аустенитному (мартенситному) типуОПФ при монотонном уменьшении или увеличении температуры.Два разных типа обратимой памяти формы были обнаружены еще в конце70-х годов.

В работе [93] исследовали термическую стабильность эффектовобратимого изменения формы в сплаве TiNi, претерпевающем термоупругоемартенситное превращение (МП) при температуре ниже комнатной. Образцыдеформировали кручением на специальной установке. В процессе исследованиябыло выявлено, что в зависимости от фазового состояния никелида титанапластическаядеформацияформируетдвепринципиальноразличныепотермической стабильности и уровню внутренних напряжений дислокационныеструктуры, которые ответственны за разные эффекты обратимого измененияформы при мартенситных превращениях.Реактивные напряжения и эффект обратимой памяти формы придеформировании кручением были изучены в работе [94].

В качестве образцовиспользовали никелид титана эквиатомного состава с характеристическимитемпературами превращения: Мs = 320К, Мf = 210K, Аs = З10К, Аf = 380К.Предварительное деформирование осуществляли при 77K и 500K, что былосделано для того, чтобы сформировать в металле в первом случае обратимуюпамять формы мартенситного типа, а во втором – аустенитного. Для исследованияреактивных напряжений образцы термоциклировали через интервал МП, послечего «заневоливали» в захватах испытательной машины и производилитеплосмены, регистрируя реактивные усилия.

Характеристики

Список файлов диссертации