Диссертация (1150440), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Предел текучести (раздвойникования мартенситной фазы)линейно возрастал с увеличением скорости деформирования (Рисунок 1.13).Рисунок 1.13. Зависимостьпредела текучести сплава NiTiот скорости деформирования[31].Вместе с тем в статье есть упоминание об эффекте памяти формы – последеформированиядо7%остаточнойдеформациисоскоростью300 с-1формовосстановление при первом нагреве составило 3.6% (Рисунок 1.14). Припоследующем термоциклировании был обнаружен эффект обратимой памятиформы, равный 0.9%.
Более глубоких исследований эффектов памяти формы вданной работе проведено не было.Рисунок 1.14. Эффектпамяти формы иобратимая память формыпосле высокоскоростногодеформирования до 7%деформации [31].Зависимость деформационных механизмов мартенсита сплава NiTi отскорости деформирования растяжением была исследована в работе [44].Использовали образцы из сплава NiTi, отожженные при 600 oC 30 мин, с28характеристическими температурами Mf =54oC, Ms =73 oC, As=91oC и Af = 112 oC.Высокоскоростное нагружение проводили методом Кольского для разрезныхстержней Гопкинсона со скоростями 150 с-1 и 300 с-1, квазистатические испытания– на машине Instron со скоростью 2×10-3 с-1. После деформирования сплавподвергали термоциклированию для определения эффекта памяти формы иобратимой памяти формы.Быловыяснено,чтодеформационныемеханизмысплаваNiTiвмартенситном состоянии под напряжением нечувствительны к скоростидеформации между 2×10-3 с-1 и 300 с-1.
Плато напряжения, связанное с процессомраздвойникования, существует при деформировании растяжением со скоростью300 с-1. В случае высокоскоростного нагружения уровень напряжений в областиплато увеличился по сравнению с квазистатическим случаем (Рисунок 1.15).Рисунок 1.15. Диаграммыдеформирования сплава NiTiсо скоростями2×10-3с-1, 150 с-1 и 300 с-1[44].И в этой работе были рассмотрены процессы восстановления формыдинамически продеформированных образцов (Рисунок 1.16).
В обоих случаяхэффект памяти формы был около 3.6%, обратимая память формы у образца,продеформированного до 7%, составила 0.9% и 2.5% у продеформированного до15%. ЭПФ и ОПФ после высокоскоростного нагружения были идентичныквазистатическомуслучаю.Авторысделаливывод,чтопроцессраздвойникования происходит в сплаве и при динамическом нагружении.
Однакосистематических исследований эффектов памяти формы и в этой работепроведено не было.29a)b)Рисунок 1.16. Зависимость деформации сплава NiTi при термоциклированиипосле деформирования со скоростью 300 с-1 до 7% (a) и 15% (b) остаточнойдеформации [44].В работе [28] также изучали механические свойства сплава Ti-Ni привысокоскоростном деформировании сжатием методом Кольского для разрезныхстержней Гопкинсона со скоростями от 300 до 1500 с-1 при комнатнойтемпературе.
Сплав Ti-Ni находился при этой температуре в мартенситномсостоянии. По диаграммам деформирования определяли предел текучести,модуль упругости и коэффициент упрочнения (Рисунок 1.17).Рисунок 1.17. Схема диаграммыдеформирования сплава Ti-Ni собозначением фазового σph идислокационного σd пределовтекучести, модулей упругости Eph,Ed и коэффициентов упрочненияλph, λd [28].Зависимость предела текучести сплава TiNi от скорости деформированияпредставлена на Рисунке 1.18, где σph1 – фазовый предел текучести, определенныйметодом касательных, σph2 - фазовый предел текучести, определенный при 0.2%деформации, σd – дислокационный предел текучести.30Рисунок 1.18. Зависимостьпределов текучести сплаваTiNi от скоростидеформирования: σph1 (○), σph2(▲), σd (∆) [28].Видно, что фазовый и дислокационный пределы текучести возрастают сувеличением скорости деформирования.
Зависимости построены по методунаименьших квадратов с предположением о линейной зависимости междускоростью деформирования и характеристиками деформационного поведения.Рисунок 1.19. Зависимость модуляфазовой Eph, () и дислокационнойEd () упругости, фазового λph (○) идислокационного λd (▲)коэффициента упрочнения отскорости деформирования [28].Как видно из Рисунка 1.19, оба коэффициента упрочнения имеют тенденциюк снижению с увеличением скорости деформирования, дислокационный модульупругости Ed практически линейно возрастает с увеличением скоростидеформирования, а фазовый модуль упругости Eph, мало изменяясь при скоростяхнагружения от 800 до 1500 с-1, при меньших скоростях деформирования (400700 с-1) явно немонотонно зависит от этой скорости.Исследования динамического механического отклика сплава NiTi привысоких скоростях деформирования сжатием, используя схему Гопкинсона,проводили и в работах [23, 32].
Все испытания проводили при комнатнойтемпературе. Использовали сплав 50.4%Ni - 49.6%Ti c температурой Af = 296K.Часть работы была посвящена методике эксперимента – исследованию влиянияформирователя импульса на получаемые результаты (Рисунок 1.20).31Рисунок 1.20. Диаграммыдеформирования сплава Ni-Ti,полученные в опытах сформирователем импульса и безнего [32].Рисунок 1.21.
Диаграммыдеформирования сплава Ni-Ti,полученные при различныхскоростях деформирования [32].Было выяснено что, предел текучести при квазистатическом нагруженииниже, чем при высокоскоростном. С увеличением скорости деформированияпределы текучести возрастают (Рисунок 1.21). Напряжение, инициирующеепревращение аустенита в мартенсит, при скоростях деформирования более 10 3с-1начинало резко возрастать (Рисунок 1.22). Существует некоторая критическаяскорость деформирования, при которой напряжения наведения мартенситнойфазы становятся равными дислокационному пределу текучести материнской фазы(аустенита). При скоростях деформации ниже, чем эта критическая величина,сплав деформируется образованием мартенсита напряжения и последующим егопластическим течением, в то время как выше этого значения наблюдали толькодислокационно-индуцированнуюпластическуюдеформацию.Этобылоподтверждено структурными исследованиями с использованием просвечивающейэлектронной микроскопии – при очень высоких скоростях деформирования,например, 17×103с-1, деформирование происходит путем прямого вызванногодислокациями пластического сдвига материнской аустенитной фазы.32Рисунок 1.22.
Зависимостьнапряжения наведениямартенсита и пределатекучести наведенногомартенсита (обозначения см.на Рисунке 1.20) от скоростидеформирования. Δ – пределтекучести аустенита [32].Механическое поведение сплава Ni-Ti-Cr с эффектом памяти формы присжатии при различных температурах (296–373K) в широком диапазоне скоростейдеформирования (10-3-103с-1) было исследовано в работе [30].
Испытания с малойскоростью деформирования проводили на машине Instron, высокоскоростноедеформирование проводили методом Гопкинсона. Использовали образцы изсплава 52.62at.%Ni-47.09at.%Ti-0.29at.%Cr с характеристическими температурамиMs=257К, Mf=235К, As=254К, Аf =280K.На Рисунках 1.23-1.25 приведены некоторые диаграммы деформированиясплава Ni-Ti-Cr при различных температурах и с различными скоростямидеформирования.
На Рисунке 1.24 показаны обозначения и способ нахожденияанализируемых величин: критическое напряжение наведения мартенсита sfr ,предел текучести наведенного мартенсита ysSIM и предел текучести аустенита ys .При анализе механического поведения такого сплава было установлено, чтовсе перечисленные характеристические напряжения чувствительны к скоростидеформирования и монотонно растут с ее ростом. Однако, при скоростях выше103с-1 происходит резкое увеличение напряжения наведения мартенсита sfr , ипредела текучести аустенита ys , которые при скорости деформирования около6×103с-1 принимают одинаковые значения, равные значению предела текучестинаведенного мартенсита ysSIM (Рисунок 1.26).33Рисунок 1.23. Зависимости напряжение-деформация сплава Ni-Ti-Cr приразличных скоростях деформирования [30].Рисунок 1.24.
Квазистатическоедеформирование сплава Ni-Ti-Cr приразличных температурах [30].Рисунок 1.25. Высокоскоростноедеформирование сплава Ni-Ti-Cr приразличных температурах [30].Рисунок 1.26. Зависимостьнапряжения наведениямартенсита sfr , пределатекучести наведенногомартенсита ysSIM и пределатекучести аустенита ys отскорости деформирования [30].34По результатам экспериментов была составлена схематическая картадеформирования сплава (Рисунок 1.27). Из этой схемы видно, что при скоростяхниже 6×103с-1, сплав деформируется образованием мартенсита напряжения(термоактивированный эффект), в то время как выше этого значения процессдеформирования осуществляется дислокационно-индуцированным способом.Зона скоростей от 103с-1 до 104с-1 является переходной.Рисунок 1.27.Схематическая картадеформирования сплаваNi-Ti-Cr с эффектомпамяти формы [30].Экспериментальное исследование влияния температуры на механическоеповедение сплава NiTi при высокоскоростном (1200 с-1) и квазистатическом (103с-1) нагружении растяжением и сжатием было выполнено в работе [33].Испытания проводили в большом диапазоне температур: при низких (-196, -100, 50, 0 °С), при комнатной (20°С) и при высоких (100, 200, 300, 400 °С)температурах, полная деформация составляла 16-24%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
