Диссертация (1150863), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Кривые ДСК биметаллическогоПродолжением начатой работы стали композита “TiNi - TiNi” прокатки на 60%,подвергнутогоразличнымрежимамтермообработки.[62]исследования, результаты которых описаны45работе в [62]. Было изучено влияние термообработки на мартенситные превращенияв композите Ti50,2Ni49,8/Ti50Ni50 подвергнутом большой пластической деформации.После проведенной сварки взрывом, биметаллические пластины подвергали холоднойпрокатке при комнатной температуре, что обеспечило уменьшение толщиныпластины на 60 %.
После воздействия больших пластических деформаций образцыотжигали при различных температурах (573 – 973 К) с разной продолжительностью(15 минут – 10 часов). Установлено, что низкотемпературный отжиг (623-723 K)приводитккристаллизацииаморфнойфазы,образованнойвпроцесседеформирования прокаткой. При более высоких температурах (873 К) происходитрекристаллизация. Также было установлено, что изменение температур мартенситныхпереходов связано с внутренними напряжениями, возникшими в образце.
Так,основываясь на результатах работы [63], авторы заключили что смещениетемпературы As (Рисунок 20) в область более высоких температур связано свозникновением полей внутренних напряжений вызванных деформацией. Этинапряжения стали причиной реализации эффекта стабилизации мартенсита.Параллельно с работой, описаннойвыше,коллективомисследованияпоавторовизучениювелисьвлияниятолщины полученных биметаллическихпластиннапревращениебиметаллеобратноевмартенситноедеформированномTi49,6Ni50,4/Ti50,2Ni49,8[64].Результаты исследования показали, чтопосле сварки взрывом между слоямиРисунок21.Обратныемартенситные существуетвнутреннеенапряжение,превращения в биметаллическом композите“TiNi – TiNi” с различными толщинами которое зависит от толщины слоёвобразцов.
[64]Ti49,6Ni50,4 или Ti50,2Ni49,8 и оказываетсильное влияние на обратный переход в46композите. Это связано с тем, что остаточные напряжения препятствуютвозникновению противодействующей силы внутри образца. Анализ результатовдифференциально-сканирующей калориметрии показал, что после деформации,температуры обратного перехода в композите увеличивались с увеличением толщиныслоя Ti50,2Ni49,8 (Рисунок 21). Также результаты рентгеноструктурного анализапоказали, что структура композита изменяется с кубической B2-фазы намоноклинную B19'-фазу вдоль толщины образца.Все упомянуты выше работыкасаютсялишьполученияисследованиясвойствбиметаллическихфазовымисвязанныхикомпозитовпревращениямис реализациейснев нихдеформационных эффектов памятиформы и не рассматривались с точкизрения возможности использованияРисунок 22.
Схема биморфного композита, биметаллов с эффектом памятиобеспечивающая обратимую изгибную деформацию: формы в качестве активного элемента1- слой с ЭПФ, 2 – упругий слой; а – слой с ЭПФ вмартенситном состоянии, б – слой с ЭПФ в термомеханической системы. В связиаустенитном состоянии.с этим стоит особенно отметить рядработ посвященных методам получения и изучению биметаллических композитов,размеры которых достигают наномасштабов. Так, внимание авторов многочисленныхстатей привлекли композиты на основе быстрозакаленного сплава Ti50Ni25Cu25 [65–73]. В работе [65] было показано, что ленты с эффектом памяти формы толщиной 30мкм обладают хорошими функциональными свойствами и могут быть использованыв качестве активного элемента микро-электромеханических систем.
Так жепредложен эффективный способ увеличения величин обратимых деформаций путем“тренировки” сплава с эффектом памяти формы методом многократной реализации в47сплаве псевроупругой обратимой деформации. Была разработана и описанапринципиальная схема работы микротермопривода на основе сплава с эффектомпамяти формы, а также получены и изучены композиты с различными материаламиупругих слоев (Рисунок 22). Ими были ленты из упругой аустенитной стали [65,67],нихромовой проволоки [65], никеля [67] иплатины [66–72,74]. Работы [67,69]посвящены изучению влияния методов формирования упругого слоя (склеивание,гальваническое покрытие или химическое осаждение) на усталостную прочностьбиметаллическихУстановлено,композитов.чтонаилучшейстабильностью обладает композитполученный путем гальваническогопокрытия сплава TiNiCu никелем.Такой композит демонстрировалобратимую деформацию 0,8% напротяжении 2000 термоциклов.
В[72]обсуждаетсятемпературнаяструктураистабильностьупругого слоя микроактуатора. НапротяженииработыавторыРисунок 23. Нанопинцет, работающий по принципу неоднократно доказывали реальнуюбиморфного термомеханического привода с эффектомпамяти формы.[71]возможностьпрактическогоприменения полученных микроактуаторов. Так работы [66–72,74] частичнопосвящены изготовлению и оптимизации функциональных свойств уникальногонанопинцета (Рисунок 23) работающего по принципу биморфного композита сэффектом памяти формы. Авторам удалось убедительно показать, что полученныйнанопинцет может быть использован для манипуляции как биологическимиобъектами наноразмеров (волоском с лапки комара [71]) так и для работы спередовыми объектами нанотехнологической отрасли, такими как нановискеры и48графен [72].
На протяжении долгого времени авторы упоминали в своих статьях, оряденедостатковсвязанныхсоспособоминициированияобратимогоформоизменения в полученных нанообъектах. Дело в том, что температуры фазовыхпревращений выбранного сплава (Ак ~ 50оС) велики для применения их в областимикробиологии. Для большинства живых организмов такая температура являетсягубительной. Однако, авторами неоднократно упоминалось о возможностииспользования в качестве функционального слоя ферромагнитных сплавов сэффектом памяти формы в которых реализация деформационных эффектов связана нес повышением температуры образца, а с приложением магнитного поля. Первая вмире попытка применить этот принцип описана в [74].
В качестве функциональногослоя выступала лента сплава Ni53Mn24Ga23 а в качестве упругого элемента слойплатины нанесенный на ленту методом химического осаждения. Установлено, чтоподобный композит способен демонстрировать обратимую деформации порядка 1%при многократном приложении (1000 циклов) магнитного поля мощностью 10 Т.Подобная концепция привода существенно расширяет область применения приводовна основе материалов с фазовым превращением до наноразмерных объектов.
Циклработ [65–74] убедительно показал, что уникальные свойства сплавов с эффектомпамяти формы и принципы их направленного изменения могут быть успешноперенесены в область микромира и должны быть использованы там в качествеэффективного инструмента. Однако многие важные вопросы остались без ответа, вчастности не определены закономерности влияния на обратимую деформациювсевозможных факторов, таких как соотношение толщин слоев биморфногокомпозита и величина предварительной деформации оказанной на ленты. Осталисьнеясными методы внешних воздействий, которые могут быть использованы как дляоптимизации функциональных свойств полученных композитов, так и для ихнаправленного изменения.491.4.
Методы теоретического описания напряженно-деформированногосостояния слоистых композитовПри создании механических систем одним из немаловажных факторов являетсявозможностьпредварительноготеоретическогоописанияеёмеханическогоповедения. Это касается как каждого компонента входящего в её состав, так и всейсистемы в целом. В особенности это важно для таких сложных элементов какслоистые композиты, так как при их описании должно учитываться не толькомеханическое поведение каждого компонента по отдельности, но и механизмывзаимодействия слоев друг с другом.
Это взаимодействие может возникать как вовремя процесса деформирования, так и в процессе внешних воздействий, таких кактеплосмены, радиация, эрозия, циклические и динамические нагрузки и др. Крометого, для успешного использования подобных материалов должны существоватьнадежные методы прогнозирования их поведения.Один из известных подходов для описаниямеханическогоповедениядвухслойныхкомпозитовпредставлен в [75].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
