Диссертация (1150440), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Переход от обычной упругой деформации кобразованию мартенсита напряжения происходил около 800МПа, что значительновыше, чем в случае квазистатического нагружения. Выраженного обратногоперехода мартенсита напряжения в аустенит при разгрузке не наблюдалось.Кроме того, при высокоскоростном нагружении была обнаружена следующаяособенность. При полной деформации до 1% образцы полностью восстанавливалиформу при разгрузке. При полной деформации 2% и больше появляласьостаточная деформация, которую можно было измерить сразу после разгрузки.43Эта остаточная деформация полностью восстанавливалась со временем прикомнатной температуре, причем восстановление занимало от 30 секунд до 24часов.Через 5 лет после выхода предыдущей статьи сверхупругое поведение сплаваNiTi при различных температурах (77-400К) и скоростях деформирования (10-3с-1– 4200с-1) было изучено в [27].
Авторы провели серию квазистатических идинамических испытаний на одноосное сжатие, используя машину Instron исистему Гопкинсона. Также исследовали рассеивание энергии при циклическомсверхупругом деформировании. Использовали цилиндрические образцы из NiTi стемпературой Af = -10°С, отожженные при температурах от 296К до 923К.Рисунок 1.42. Зависимости напряжения от деформации сплава NiTiпри различных скоростях деформирования, при температуре 296К [27].Было выяснено, что с увеличением скорости деформирования и температурынапряжения, которые инициируют прямое превращение, возрастают (Рисунки1.42 и 1.43).
Наклон плато, соответствующего прямому превращению, на кривыхнапряжение-деформация возрастает с ростом температуры (Рисунок 1.43). Приизменении температуры отжига, напряжение превращения и рассеиваемаяэнергия также изменялись, так как менялись температуры превращения.44а)б)Рисунок 1.43. Зависимости напряжения от деформации сплава NiTi приразличных температурах деформирования и скоростях деформирования10-3с-1 (а) и 1400с-1 (б) [27].а)б)Рисунок 1.44.
Сверхупругость сплава TiNi при квазистатическом (а) ивысокоскоростном (б) циклическом нагружении [27].В циклических квазистатических испытаниях рассеиваемая энергия сувеличением числа циклов уменьшалась и стремилась к стабильному значению(Рисунок 1.44а). Циклическое высокоскоростное нагружение приводило кменьшим изменениям в форме сверхупругой петли, чем при квазистатическихиспытаниях (Рисунок 1.44б).Следующая работа [45], касающаяся исследования сверхупругости, былаопубликована через 4 года после предыдущей.
В ней было исследованосверхупругое поведение проволочных образцов из никелида титана прициклическом нагружении со скоростями от 10-4 с-1 до 10 с-1. С целью изученияусталостногоповедениясплаваNiTiобразцыподвергалициклическомунагружению при комнатной температуре до 100 циклов при трех значениях45полной деформации – 4, 6 и 9%. Нагружение проводили двумя способами:ударным воздействием со скоростью около 10 с-1 и квазистатически со скоростьюменьшей на два порядка. Использовали проволочные образцы диаметром 0,5 ммиз сплава NiTi с 50.9 ат.%Ni и Af = 267K. Величина зерен в аустенитномсостоянии – 15-20 мкм.Результаты экспериментов показали, что напряжения, вызывающие какпрямое, так и обратное мартенситное превращение, сильно уменьшаются втечение первых 20 циклов, но после 50 циклов почти не изменяются. Причем приударном нагружении это снижение не так значительно, как при квазистатическом(Рисунок 1.45).
Рассеиваемая энергия так же зависит от скорости деформированияи так же уменьшается с увеличением числа циклов, но после небольшого числациклов стабилизируется.а)б)Рисунок 1.45. Зависимость напряжения, вызывающего прямое (a) иобратное (b) мартенситное превращение, от числа циклов [45].Сделанвыводотом,чтоснижениенапряжений,инициирующихпревращение, связано с появлением полей напряжений от дислокаций инебольшогоколичествастабилизированногоB19’-мартенсита.Плотностьдислокаций растет с повышением напряжений и зависит от скоростидеформирования.Функциональные свойства. Все вышеперечисленные работы в какой-томере затрагивали функциональные свойства сплавов на основе TiNi – эффектпамяти формы и обратимую память формы, но не имели их исследование своей46главной целью. Перейдем теперь к обзору работ, которые в своих задачах имелиосновную цель исследовать функциональные свойства никелида титана.Первой работой, которую следует упомянуть, является работа [46], в которойвпервые было рассмотрено влияние скорости деформирования на обратимуюпамять формы никелида титана.
Объектом исследований служил сплав TiNiэквиатомного состава, прокатанный при температуре 700-800К в лист толщиной1мм и отожженный при 720К. Сплав претерпевал мартенситное превращение посхеме B2→R→B19, причем в нем была практически полностью подавленаобычная дислокационная пластичность. Об этом свидетельствовал тот факт, чтопосле нагрева выше Аf обломки пластинки, разрушенной в одном из испытанийпри 300 К, имели остаточную деформацию, близкую к нулю (ошибка измерения –3×10-4).В испытаниях при трехточечном изгибе использовали две партии образцовразмером 50×5×1мм. Первую партию при температуре 300 К подвергали ударуснаряда в форме стакана с плоским дном.
Скорость снаряда составляла около 100м/с. Существенного разогрева металла непосредственно после удара незафиксировано. Другие образцы деформировали квазистатически также при 300К, изгибая со скоростью ~ 5×10-3 с-1. После ударного воздействия у первой партииобразцов остаточная деформация εост составляла 0,5 %. Нагрев до 400 К приводилк ее полному возврату. Сразу после ударного нагружения на полированнойповерхности появлялся рельеф в виде тонких пересекающихся полос.
В образцахвторой партии после деформирования до εост ~6 % и нагрева до 400 К остаточнаядеформация не превышала 0,1 %. Обратимую память формы исследовали припоследующем термоциклировании.Было установлено, что амплитуда обратимой памяти формы после ударногонагружения больше, чем после квазистатического (Рисунок 1.46). Было такжеобнаружено, что сформированная в результате ударного воздействия обратимаяпамять формы значительно устойчивее к противодействующим напряжениям, чеминициированная обычно принятым квазистатическим способом (Рисунок 1.47).47Рисунок 1.46.
Обратимаяпамять формы в сплаве TiNiпосле высокоскоростного (1) иквазистатического (2)деформирования [46].Рисунок 1.47. Зависимость деформациисплава TiNi от температуры притермоциклировании под напряжением28 МПа после высокоскоростного (1) иквазистатического (2) нагружения,формировавшего ОПФ [46].Результаты одного из первых исследований эффекта памяти формы вникелиде титана после квазистатического и ударного деформирования былиопубликованы в работе [47]. Использовали никелид титана равноатомного составас характеристическими температурами: Мs=289К, Мf=281К, Аs=316К, Аf=327К.Образцы изготавливали в виде дисков и подвергали двум видам нагружения. Впервом из них в диск вдавливали на ручном прессе стальной шарик(квазистатическое нагружение).
Во втором – образец-мишень закрепляли врабочей камере газовой пушки. С тыльной стороны образца на тонкойметаллической нити подвешивали шарик так, что он контактировал с образцом.При ударе плоского снаряда о лицевую сторону образца шарик отскакивал,оставляя в последнем вмятину (ударное нагружение). После всех нагруженийобразцы нагревали до 350-400К, измеряя изменение глубины отпечатка.Было выяснено, что как после ударного, так и после квазистатическогонагружения имеет место эффект памяти формы (Рисунок 1.48). Однако послеударного воздействия формовосстановление менее совершенно, чем послеквазистатического.дислокационногоЭто,по-видимому,каналапластичностибыловсвязаноусловияхсактивизациейвысокоскоростногонагружения. Вместе с тем, переход от квазистатического к динамическому48деформированию мартенсита почти не влияет на кинетику и характеристическиетемпературы обратного мартенситного превращения.Рисунок 1.48.
Зависимостьглубины отпечатка оттемпературы при нагреваниисплава TiNi послеквазистатического (●) и ударногосо скоростью внедрения шарика 85м/с (○) нагружения [47].Первое сравнительное исследование функциональных свойств сплава TiNiпосле квазистатического и ударного нагружения было проведено в работах [34,35, 36]. Объектом исследования служил сплав TiNi с характеристическойтемпературой Ms = 74°С. Образцы деформировали сжатием при комнатнойтемпературе в мартенситном состоянии. Квазистатическое нагружение проводилисо скоростью 10-3с-1 на испытательной машине INSTRON. Ударное нагружениебыло проведено методом Кольского для разрезных стержней Гопкинсона винтервале скоростей от 3×102 с-1 до 1,5×103с-1.
После деформирования сплавтермоциклировали со скоростью около 1К/мин в дилатометрическом устройстве.Рисунок 1.49. Зависимость эффекта Рисунок 1.50. Зависимость эффектапамяти формы от остаточнойобратимой памяти формы отдеформации после квазистатическогопластической деформации после(1) и ударного (2) нагружения [36]. квазистатического (1) и ударного (2)нагружения [36].49Было выяснено, что увеличение скорости деформирования может привести квозрастанию величины эффекта памяти формы при напряжении ниже, чемдислокационный предел текучести или к подавлению эффекта, если этот пределтекучести был превышен (Рисунок 1.49).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
