Автореферат (1150862)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиЛОМАКИН Иван ВладимировичТЕРМОБИМЕТАЛЛЫ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИФОРМЫ01.02.04 – Механика деформируемого твердого телаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степени кандидатафизико-математических наукСанкт-Петербург2015Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,ведущий научный сотрудник кафедрытеории упругости СПбГУ,БЕЛЯЕВ Сергей ПавловичОфициальные оппоненты:доктор технических наук,старший научный сотрудник,АБРАМЯН Андрей Карэнович(Институт проблем машиноведения РАН,главный научный сотрудник лабораториигидроупругости)доктор физико-математических наук,КОЛЕДОВ Виктор Викторович(Институт радиотехники и электроникиим. В.А.Котельникова РАН, ведущийнаучныйсотрудниклабораториимагнитных явлений в микроэлектроники)Ведущая организация:ФГБОУВПО“Петербургскийгосударственный университет путейсообщения императора Александра I ”Защита состоится “___”_________2015 г.
в __ часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.232.30 на базе Санкт-Петербургскогогосударственного университета по адресу: 198504, Санкт-Петербург, СтарыйПетергоф, Университетский пр. 28, математико-механический факультет, ауд. 405.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, СанктПетербург,Университетскаянаб.,7/9инасайтеhttp://spbu.ru/science/disser/dissertatsii-dopushchennye-k-zashchite-i-svedeniya-ozashchite/details/12/503Автореферат разослан “____” ___________ 20__ г.Ученый секретарь диссертационного советадоктор физ.-мат.
наукКустова Е.В.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работыСплавы с памятью формы представляют огромный интерес в связи с ихнеобычной способностью восстанавливать значительные неупругие деформациипри нагревании. Этот эффект носит название “эффект памяти формы”. Самымярким представителем данного класса материалов является никелид титана,который проявляет, как функциональные свойства, такие как эффект памятиформы, обратимой памяти формы, пластичности превращения ипсевдоупругости, так и технологические свойства, такие как высокая прочностьи коррозионная стойкость. Кроме того, его биологическая инертность позволяетшироко применять этот сплав в медицине.
Одним из преимуществ никелидатитана является то, что меняя его состав и режим предварительнойтермообработки, можно направлено изменять параметры мартенситныхпереходов, которые определяют функциональные свойства этого материала.Одним из перспективных технических применений сплавов с эффектомпамяти формы является их использование в качестве активного компонентатермомеханического привода многократного действия.
В таких приводахиспользуется два основных явления, сопровождающие термоупругоемартенситноепревращение–эффектпластичностипревращения,проявляющийся как способность сплава накапливать большую неупругуюдеформацию при охлаждении под напряжением, и эффект памяти формы,проявляющийся как способность сплава восстанавливать неупругуюдеформацию даже в присутствие противодействующих сил. Необходимымусловием функционирования привода является наличие не только элемента изсплава TiNi, но и упругого контртела, которое обеспечивает усилие, необходимоедля реализации в сплаве TiNi эффекта пластичности превращения.
В результате,при теплосменах через температурный интервал мартенситных превращенийтакое устройство способно осуществлять обратимые перемещения и развиватьусилия для совершения полезной работы.Обычные термомеханические приводы состоят из двух элементов: сплавас эффектом памяти формы и упругого контртела, однако в настоящее времяперспективной является идея создания такого устройства в виде биметалла, вкотором оба элемента объединены в единый объект. Это позволит создаватькомпактные приводы для применения в условиях ограниченного пространства.Как ожидается, термобиметаллы с памятью формы будут иметь ряд преимуществпо сравнению с обычными биметаллами, основным из которых будет являтьсязначительно большее перемещение, поскольку в биметаллах с памятью формыдеформация обеспечивается за счет реализации эффектов пластичностипревращения и памяти формы, а не за счет различия в коэффициентахтермического расширения, как это имеет место в обычных биметаллах.Вместе с тем при создании биметаллов с памятью формы возникаетсложная задача надежного соединения сплава TiNi с другими металлическимиматериалами.
Применение традиционных видов сварки приводит к появлениюзон термического влияния, что существенно понижает прочность материала иприводит к деградации их функциональных свойств. Новые перспективы3получения биметаллов с памятью формы связаны с технологией сварки взрывом,которая позволяет получить надежное соединение сплава TiNi с другимисплавами и со сплавами TiNi различного стехиометрического состава.
Несмотряна очевидные перспективы использования термобиметаллов с памятью формы,изготовленных сваркой взрывом, их физико-механические и функциональныесвойства остаются неизученными. Поэтому тема настоящей работы являетсяактуальной и важной, как с научной, так и с практической точек зрения.Целью работы явилось систематическое изучение функциональномеханических свойств биметаллических композитов с памятью формы,определение оптимальных термических и деформационных воздействий набиметаллы для достижения максимальной обратимой деформации и развитиеметодов описания и прогнозирования термомеханического поведениятермобиметаллов с памятью формы.Для достижения указанной цели необходимо было решить следующиезадачи:1.
Исследовать строение сварного соединения, структуру слоев и кинетикумартенситных превращений в биметаллических композитах на основесплава TiNi с эффектом памяти формы, полученных методом сваркивзрывом.2. Изучить влияние режимов предварительной термообработки на структуруслоев и кинетику мартенситных превращений в биметаллическихкомпозитах.3. Разработать методику испытания биметаллических пластин в режимеизгиба, позволяющую производить деформирование при постояннойтемпературе, а также измерять деформацию в условиях переменнойтемпературы при термоциклировании в интервале температурмартенситных превращений.4. Изучить влияние различных факторов, таких как соотношение толщинслоев, величина предварительной деформации, режим предварительнойтермообработки и количество теплосмен на функциональные свойствабиметаллических композитов.5.
Выполнить численное моделирование механического поведениябиметаллических композитов на основе сплавов с эффектом памяти формыс использованием существующих теоретических моделей, описывающихтермомеханическое поведение сплавов с эффектом памяти формы.Произвести сравнение полученных экспериментальных и расчетныхданных.Научная новизна:1. Экспериментально установлено, что наибольшее значение величиныобратимой деформации в биметаллических композитах “сталь Х18Н10Т –Ti49,4Ni50,6” и “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50” наблюдается в том случае когдатолщина функционального слоя (Ti49,4Ni50,6 – в композите “сталь Х18Н10Т– Ti49,4Ni50,6” и Ti50Ni50 – в композите “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50”) составляетпримерно 60% от общей толщины биметалла.42. Установлено, что величина обратимой деформации биметаллаопределяется величиной остаточной деформации, материалом упругогослоя, режимом термообработки и может достигать значения 1%.3.
Показано, что характер влияния величины остаточной деформации нафункционально-механические свойства биметаллов зависит от составаслоев композита и режима предварительной термообработки.4. Установлено, что термоциклирование может приводить как к увеличениювеличины обратимой деформации в биметалле при увеличении номератермоцикла за счет эффекта тренировки, так и к её уменьшению.5. Предложенатеоретическаямодель,основаннаянатеориитермомеханического поведения сплавов с эффектом памяти формы,позволяющая описать механическое поведение термобиметаллов сэффектом памяти формы при изотермическом деформировании и припоследующих теплосменах.6.
Выполнено компьютерное моделирование механического поведениябиметаллических композитов “сталь Х18Н10Т – Ti49,4Ni50,6” и “Ti49,3Ni50,7 –Ti50Ni50”, результаты которого находятся в удовлетворительномсоответствии с экспериментальными данными.Практическая значимость:Результаты работы могут быть использованы при разработкебиметаллических термомеханических приводов, термосенсоров, термореле ипереключателей в различных отраслях техники.Достоверность результатов работы обеспечена использованиемсовременных методов решения поставленных задач, воспроизводимостьюрезультатов экспериментов, согласием экспериментальных и расчетных данныхи соответствием обнаруженных закономерностей и их интерпретации известнымпредставлениями о механизмах реализации термоупругих мартенситныхпревращений и эффектов памяти формы.Основные положения, выносимые на защиту:1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
