Диссертация (1150440), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Использовали образцы изникелида титана с 56,5масс.% никеля (SE508, Nitinol Devices and Components).Квазистатические испытания были проведены с использованием установки MTS810. Высокоскоростное деформирование проводили на разрезных стержняхГопкинсона. Характерные диаграммы деформирования представлены на Рисунках1.28 и 1.29.35Рисунок 1.28. Диаграммы деформирования сплава NiTi при температурахвыше комнатной, при скорости деформирования 1200 с-1: сжатие (а),растяжение (b), и при 10-3 с-1: сжатие (с), растяжение (d) [33].Рисунок 1.29.
Диаграммы деформирования сплава NiTi при температурахниже комнатной, при скорости деформирования 1200 с-1: сжатие (а),растяжение (b), и при 10-3 с-1: сжатие (с), растяжение (d) [33].36Рисунок 1.30. Изменение критического напряжения в зависимости оттемпературы испытания при сжатии и растяжении: (а) –высокоскоростное, (б) – квазистатическое нагружение. Критическоенапряжение определяли для 0,2% остаточной деформации [33].Было выяснено, что влияние температуры на механическое поведение сплаваNiTi сильно зависит от вида деформирования (растяжение или сжатие).Напряжение течения при высокоскоростном нагружении сжатием значительновыше, чем при растяжении, а при квазистатическом это превышение значительноменьше. Зависимость критического напряжения, которое определяли по 0,2%остаточной деформации, от температуры имеет трехступенчатый вид (Рисунок1.30): почти неизменное поведение на стадии I (от -100 до 0°С), возрастание настадии II (0 - 100°С).
В стадии III (от 100 до 400°С) – при квазистатическомнагружении критические напряжения слабо изменяются, в то время как привысокоскоростном нагружении резко уменьшаются с увеличением температурыдеформирования.Термомеханическое поведение сплава Ni-Ti-Cr при сжатии в широкомдиапазоне скоростей деформирования (от 10-2с-1 до 9×103c-1) и при различныхтемпературах (250-420К) также было исследовано в работе [29]. КвазистатическоедеформированиепроводилинамашинеInstron,высокоскоростноедеформирование проводили методом Кольского для разрезных стержнейГопкинсона. Использовали образцы из сплава 52.62at.%Ni-47.09at.%Ti-0.29at.%Crс характеристическими температурами Ms=257К, Mf=235К, As=254К, Аf =280K (теже, что и в [30]).37На Рисунках 1.31-1.33 приведены некоторые диаграммы деформированиясплава Ni-Ti-Cr при различных температурах и с различными скоростямидеформирования.Рисунок 1.31. Зависимости напряжения и скорости деформирования отдеформации сплава Ni-Ti-Cr при различных температурах: a) меньше323К b) больше 323К [29].На Рисунке 1.33 показаны обозначения и способ нахождения анализируемыхвеличин: критическое напряжение наведения мартенситанаведенного мартенсита ysSIM sfrи предел текучести аустенитаРисунок 1.32.
Зависимостинапряжение-деформация сплава NiTi-Cr при различных скоростяхдеформирования [29]., предел текучести ys.Рисунок 1.33. Квазистатическоедеформирование сплава Ni-Ti-Crпри различных температурах [29].38Быловыяснено,чтосувеличениемтемпературыдеформированиякритическое напряжение наведения мартенсита возрастает со скоростью8.5 MПa/K, а предел текучести аустенита уменьшается (Рисунок 1.34).
Пределтекучести наведенного мартенсита практически не зависит от температурыРисунок 1.34. Зависимостьхарактеристическихнапряжений от температурыдеформирования при различныхскоростях деформирования [29].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 и придостижениикритическойскоростидеформированияхарактеристическиенапряжения принимают одинаковые значения (Рисунок 1.35). Критическаяскорость деформирования равна примерно 7000с-1 при температурах 296К и 278К,и 6000с-1 при 309К, т.е. с уменьшением температуры деформированиякритическая скорость немного возрастает.Рисунок 1.35.
Зависимостьнапряжения наведениямартенсита sfr и пределатекучести наведенногомартенсита ysSIM от скоростидеформирования и температуры[29].39Сверхупругость. Все вышеперечисленные работы были, в основном,посвящены исследованию механических свойств с обычной точки зрения ичастично рассматривали нагружение сплавов с ЭПФ в сверхупругом состоянии,но не имели своей основной целью систематическое исследование этого явления вусловиях высокоскоростного нагружения. Одними из первых работ, в которыхисследовали эффект сверхупругости в таких условиях были работы [24, 26].
В нихбыло исследовано влияние скорости деформирования растяжением сплава TiNi насверхупругие свойства, связанные с мартенситным превращением. Использовалипроволоку из TiNi диаметром 0.75мм с Af = 323К. Было проведено 3 типаэкспериментов:1. Исследование влияния скорости деформирования. Испытания проводилисьпри различных температурах (343, 353, 373К) и скоростях деформирования:0.1, 0.5, 1, 2, 10, 30, 50, 100%/мин (от 1,6×10-5с-1 до 1,6×10-3с-1) (Рисунок 1.36).Рисунок 1.36. Сверхупругое поведение сплава TiNi при различныхтемпературах и скоростях деформирования [24].2. Влияние циклического нагружения. 20 циклов нагружения-разгрузки соскоростью 2%/мин (3,3×10-4с-1) при различных температурах (Рисунок 1.37).Рисунок 1.37. Сверхупругое поведение сплава TiNi при различныхтемпературах (циклическое нагружение) [24].403. Влияние механической тренировки.
Механическая тренировка заключалась вследующем: осуществляли 20 циклов нагружение-разгрузка cо скоростьюдеформирования 2%/мин (3,3×10-4с-1). После этого сплав растягивали соскоростями деформирования от 0,1%/мин (1,6×10-5с-1) до 100%/мин (1,6×10-3с1) при Т=353К (Рисунок 1.38).Рисунок 1.38.Сверхупругое поведениесплава TiNi при различныхскоростяхдеформирования послемеханической тренировки[24].В результате этих исследований было выяснено, что на этапе нагружения прискоростях больше 10%/мин (1,6×10-3с-1) напряжение, вызывающее мартенситноепревращение, и температура начала и окончания прямого мартенситногопревращения возрастали с увеличением скорости деформирования. Напряжение,при котором на этапе разгружения начиналось превращение мартенсита ваустенит, и температуры начала и окончания обратного мартенситногопревращения при этом убывали.
С увеличением скорости деформированиявозрастала поглощаемая работа. Для скорости деформирования ниже 2%/мин(3,3×10-4с-1) сверхупругие свойства, связанные с мартенситным превращением, независели от скорости деформирования и характеристические температуры почтине изменялись в процессе нагружения и разгрузки (Рисунок 1.39).41Рисунок 1.39.
Зависимость напряжений, вызывающих мартенситныепревращения, от скорости деформирования [24].Спустя 3 года была опубликована работа [25], в которой исследовалисверхупругое поведение сплава NiTi при высокоскоростном и квазистатическомдеформировании сжатием. Квазистатические испытания были проведены сиспользованиемпроводилиустановкиметодомиспользованиемMTSКольскогоформирователя810.дляВысокоскоростноеразрезныхимпульсастержней(pulseдеформированиеГопкинсонаshaper).сСкоростидеформирования варьировали от 10-3 до 750 с-1.
Все эксперименты проводили прикомнатной температуре. Использовали цилиндрические образцы из сплава NiTi с55,8% никеля (SE508) с температурой Af = 5-18°C. Чтобы реализоватьсверхупругое поведение образцы отжигали при 510°С в предварительноразогретой печи в течении 9 минут и закаливали в воде. После такойтермообработки сверхупругость проявлялась в температурном диапазоне 15150°C.42Рисунок 1.40. Диаграммыквазистатического нагружениясплава NiTi [25].РезультатыэкспериментовРисунок 1.41.
Диаграммывысокоскоростного нагружениясплава NiTi [25].показали,чтовидкривыхнапряжение-деформация зависит от скорости деформирования. На Рисунке 1.40 представленадиаграмма квазистатического нагружения сплава NiTi при максимальнойдеформации от 1.2% до 3.2%, зависимости напряжение – деформацияпредставлены замкнутыми петлями гистерезиса. После разгрузки материалполностью восстанавливал форму.
Переход от обычной упругой деформации кпревращению аустенита в мартенсит в процессе прямого мартенситногопревращения (т.е., непосредственно к эффекту сверхупругости) происходил при550МПа. При разгрузке обратный переход происходил около 300МПа. Поведениесплава NiTi при высокоскоростном деформировании с различными скоростями(81 – 750 c-1) деформирования показано на Рисунке 1.41. Наблюдали аналогичныепетли гистерезиса, но не замкнутые.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
