Диссертация (1150863), страница 13

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

Текст из файла (страница 13)

В частности, показано отсутствие каких-либовидимых макроскопических дефектов связанных с образованием нежелательныхчастиц вторичных фаз и интерметаллидов которые могут приводить к снижениюпрочности сварного соединения. Это говорит о том, что полученные образцыбиметаллических элементов могут быть подвергнуты активным механическимвоздействиям и могут быть использованы в качестве образцов при изучениифункционально-механических свойств подобных композиционных материалов.723.1.2.

Влияние режимов термообработки на мартенситные превращения вбиметаллических композитахИзвестно, что функционально-механические свойства сплава TiNi напрямуюзависят от фазовых превращений, протекающих в нём. Поэтому важно изучитьвлияние процесса сварки на кинетику мартенситных превращений в биметаллическихкомпозитах. В случае нарушения кинетики, необходимо иметь представление овлиянии режимов последующих термообработок, которые могут быть использованыв качестве метода ее восстановления и направленного изменения.(а)(б)Рисунок 34. ДСК кривые, полученные при охлаждении и нагреве биметаллических композитов“сталь Х18Н10Т – Ti49,4Ni50,6” (а) и “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50” (б) после сварки взрывом.На Рисунке 34 представлены кривые дифференциальной сканирующейкалориметрии, полученные при охлаждении и нагреве биметаллических композитов“сталь Х18Н10Т – Ti49,3Ni50,7” и “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50” после сварки взрывом.

Назависимости представленной на Рисунке 34а можно различить два пика выделениятепла при охлаждении (пики A и B) и один пик поглощения тепла при нагревании (пикC). Наличие этих пиков связано с мартенситными превращениями, происходящими вслое Ti49,3Ni50,7 при теплосменах. С использованием методики термоциклирования внеполных интервалах [82] было установлено, что пик A соответствует мартенситному73переходу из кубической B2-фазы в ромбоэдрическую R-фазу, пик B соответствуетпереходу из ромбоэдрической R-фазы в орторомбическую с моноклиннымискажениемB19’-фазу,апикCсоответствуетобратному мартенситномупревращению из B19’-фазы в B2-фазу.

Таким образом, было показано, что послесварки взрывом слой TiNi биметаллического композита “сталь Х18Н10Т – Ti49,3Ni50,7”претерпевает мультистадийное B2→R→B19’ прямое превращение при охлаждении иобратное B19’→ B2 превращение при нагревании. Судя по тому, что все превращенияпроходят в широком интервале температур и сопровождаются выделением илипоглощением малого количества энергии можно заключить, что сварка взрывомоказала негативное влияние на кинетику мартенситных превращений в сплаве TiNi.На Рисунке 34б представлены калориметрические кривые, полученные приохлаждении и нагревании композита “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50” после сварки взрывом.Хорошо видно, что, также как и в случае с композитом “сталь Х18Н10Т – Ti49,3Ni50,7”,мартенситные переходы частично подавлены в результате сварки взрывом.

Тем неменее, можно выделить два пика выделения тепла при охлаждении и два пикапоглощения тепла при нагреве. Было установлено, что эти пики связаны с B2↔B19’переходами, происходящими в различных температурных интервалах в двухкомпонентах биметалла последовательно. Известно, что избыточное содержаниеникеля в сплаве TiNi приводит к понижению температур мартенситных превращений.Поэтому представляется очевидным, что пики A и D соответствуют прямому B2→B19’ и обратному B19’→ B2 превращениям соответственно в слое Ti50Ni50, анизкотемпературные пики B и C – таким же превращениям в слое Ti49,3Ni50,7.Анализкалориметрическихкривыхполученныхдлябиметаллическихкомпозитов после сварки взрывом показал, что сварка оказывает существенноевлияние на кинетику мартенситных превращений.

Это негативное влияниевыражается в расширении температурных интервалов мартенситных переходов иуменьшении энергии превращения. Подобное происходит в никелиде титана послебольшой пластической деформации. Очевидно, что и при сварке взрывом происходит74пластическое деформирование соударяемых пластин что и приводит к наблюдаемымэффектамЕстественно ожидать, что и деформационные эффекты, связанные смартенситными переходами в данном сплаве, такие как эффект памяти формы иэффект обратимой памяти формы, будут реализовываться в полной мере. Из работы[57] следует, что отжиг может быть использован для восстановления кинетикимартенситных превращений.

Поскольку сплав Ti49,3Ni50,7, входящий в состав обоихкомпозитов, при отжиге склонен к формированию в его матрице частиц вторичнойфазы Ti3Ni4, способных оказывать влияние на кинетику мартенситных превращений,то в качестве режимов термообработки были выбраны отжиги при температурах450оС и 600оС. Отжиг при температуре 450оС приводит к формированию этих частиц,а при отжиге при температуре 600оС наблюдается их растворение.На Рисунке 35 представлены кривые дифференциальной сканирующейкалориметрии, полученные при охлаждении и нагревании биметаллическихкомпозитов “сталь Х18Н10Т – Ti49,3Ni50,7” и “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50” после отжига притемпературе 600оС в течение одного часа.

Видно, что после отжига произошлиизменения в кинетике мартенситных превращений биметаллического композита“сталь Х18Н10Т – Ti49,3Ni50,7” (Рисунок 35а), которые заключаются в сужениитемпературных интервалов пиков и увеличении их энергии. Представленные кривыеуказывают на то, что слой TiNi биметалла претерпевает одно фазовое превращениепри охлаждении (пик A) и одно фазовое превращение при нагревании (пик B). Сиспользованиемметодикитермоциклированиявнеполныхтемпературныхинтервалах, описанной в [82], было установлено, что пик A соответствуетпревращению B2→ B19’, а пик B соответствует превращению B19’→ B2.75(а)(б)Рисунок 35. ДСК кривые, полученные при охлаждении и нагреве биметаллических композитов“сталь Х18Н10Т – Ti49,4Ni50,6” (а) и “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50” (б) после термообработки притемпературе 600оС в течение одного часа.Калориметрические исследования биметалла “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50” послеотжига при температуре 600оС в течение одного часа (Рисунок 35б), показываетналичие в биметалле двух пиков выделения тепла при охлаждении (пики A и B) и двухпиков поглощения тепла при нагревании (пики С и D).

Установлено, что пик Aсоответствует B2→ B19’ превращению в слое Ti50Ni50, пик B соответствуетпревращению B2→ B19’ в слое Ti49,3Ni50,7, пик C вызван обратным превращениемB19’→ B2 в слое Ti49,3Ni50,7, а пик D связан с B19’→ B2 превращением в слое Ti50Ni50.Таким образом, после термообработки при температуре 600оС в течение одного часаобаслоябиметаллическогокомпозитапретерпеваютобратимоеB2↔B19’превращение в различных температурных интервалах.В результате, установлено, что термообработка при температуре 600оС втечение одного часа приводит к восстановлению кинетики мартенситныхпревращений в обоих композитах.

После указанной термообработки сплав TiNi,входящий в состав обоих композитов, претерпевает B2↔B19’ превращения внезависимости от своего состава.76(а)(б)Рисунок 36. ДСК кривые, полученные при охлаждении и нагреве биметаллических композитов“сталь Х18Н10Т – Ti49,4Ni50,6” (а) и “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50” (б) после термообработки притемпературе 450оС в течение двух часов.На Рисунке 36 представлены кривые дифференциальной сканирующейкалориметрии, полученные при охлаждении и нагревании биметаллическихкомпозитов “сталь Х18Н10Т – Ti49,3Ni50,7” и “Ti49,3Ni50,7 – Ti50Ni50” после отжига притемпературе 450оС в течение двух часов.

Из Рисунка 36а видно, что в биметалле “стальХ18Н10Т – Ti49,3Ni50,7” после указанной термообработки можно наблюдать два пикавыделения тепла (пики A и B) при охлаждении и один пик (пик C) поглощения теплапри нагревании. Наличие этих пиков обусловлено реализацией в слое Ti49,3Ni50,7биметалла различных фазовых превращений. Пик A соответствует мартенситномупревращению из кубической B2-фазы в ромбоэдрическую R-фазу, пик Bсоответствует переходу из ромбоэдрической R-фазы в орторомбическую смоноклинным искажением B19’-фазу.

Таким образом, сплав Ti49,3Ni50,7 послетермообработки претерпевает мультистадийное B2→R→B19’ прямое превращениепри охлаждении и обратное B19’→ B2 превращение при нагревании. Наличиепромежуточной R-фазы при охлаждении обусловлено тем, что, как известно [79] впроцессе отжига при температурах от 450оС до 500оС в сплаве TiNi с содержанием77никеля более 50,2% наблюдается выпадение частиц Ti3Ni4, которые являютсяпричиной возникновения промежуточной фары при охлаждении.Исследование кинетики мартенситных превращений в биметалле “Ti49,3Ni50,7 –Ti50Ni50” после отжига при температуре 450оС в течение двух часов выявило наличиетрех пиков выделения тепла при охлаждении (пики A, B и C) и двух пиков поглощениятепла при нагревании (пики D и E) (Рисунок 36б).

Было установлено, что пик Аобусловлен B2→R превращением, пик B связан с B19’→ B2 переходом, пик C R→B19’ превращением, а пики D и E с обратными B19’→ B2 превращениями. Такимобразом, слой Ti49,3Ni50,7 претерпевает мультистадийное превращение B2→R→B19’при охлаждении, которое соответствовало пикам A и C, и обратное превращениеB19’→ B2 соответствующее пику D. Одновременно с этим слой Ti50Ni50 претерпеваетобратимое B2↔B19’ превращение при теплосменах (пики B и E).Подводя итог сказанному, отметим следующее. Исследование показывает, чтосварка взрывом приводит к частичному нарушению кинетики мартенситныхпревращений в обоих биметаллических композитах.

Характеристики

Список файлов диссертации