Микроструктурное моделирование деформационных процессов в сплавах с памятью формы

• Автор: Волков, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 196 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. МИКРОСТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ ДЕФОРМАЦИИ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ С МАРТЕНСИТНЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ
1.1. Неоднородность деформации. Ориентационное и статистическое усреднение
1.2. Разбиение полной микродеформации на составляющие
1.3. Кинетика мартенситного превращения
Глава 2. ФАЗОВАЯ ДЕФОРМАЦИЯ
2.1. Определяющие уравнения упругой среды. Упругие и термические деформации
2.2. Кинетика фазового превращения
2.3. Аккомодация мартенсита в сплавах с памятью формы
2.4. Переориентация мартенсита
2.5. Сплавы с мартенситным превращением из гранецен-
трированной кубической фазы в гексагональную
Глава 3. АКТИВНАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ
3.1. Дислокационная пластичность кристаллов
3.2. Особенности механизма пластической деформации
никелида титана
3.3. Эффект памяти формы аустенитного типа как результат
действия межзеренных напряжений в поликристалле
3.4. Влияние пластической деформации на эффект плас-
тичности превращения

Глава 4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ С
ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ОБРАЗОВАНИЕМ САМОАККОМОДИРОВАННЫХ ГРУПП МАРТЕНСИТА
4.1. Деформация ориентированного превращения
4.2. Модель роста самоаккомодированных групп мартенсита
4.3. Двойникование в самоаккомодированной группе
мартенсита
4.4. Зарождение самоаккомодированной группы вариантов
мартенсита
4.5. Свойства решений системы определяющих уравнений для
сплавов с самоаккомодированными группами мартенсита..
Глава 5. МИКРОСТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ В ПРИКЛАДНЫХ
ЗАДАЧАХ МЕХАНИКИ ДЕФОРМИРУЕМОГО ТЕЛА
5.1. Воздействие ультразвуковых колебаний на процесс
деформации
5.2. Управление механическими колебаниями систем посред-
ством использования элементов с памятью формы
5.3. Краевая задача. Подготовка и сборка термомеханического
соединения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Расчет деформаций тел из сплавов с эффектом памяти формы является актуальной задачей физики и механики кристаллических тел. Главная особенность сплавов этого класса — особая роль температуры в формировании их механического поведения. Следует отметить, во-первых, значительно более сильную, чем для обычных материалов, зависимость от температуры модулей упругости, предела текучести, внутреннего трения и других механических и физических свойств. Во-вторых, температура выступает в них как мощный термодинамический фактор, вызывающий деформации во много раз большие, чем деформации за счет теплового расширения. То обстоятельство, что при изменении температуры может совершаться работа против приложенных напряжений, т.е. происходить преобразование тепла в механическую работу, позволяет относить сплавы с памятью формы к классу функциональных материалов.
Своеобразие механических свойств обусловливает необходимость разработки особых методов расчета. Обращение к традиционным методам инженерной механики материалов малоэффективно, так как позволяет решать проблему только в очень частных случаях. Для сплавов с памятью формы не существует однозначной конечной зависимости между деформацией, напряжением и температурой. Обращение к концепции течения предполагает введение нескольких поверхностей текучести, сильно зависящих от температуры; отказ от выполнения постулата Друкера; использование нетрадиционных параметров упрочнения. Многие исследователи большое внимание уделяют применению общих положений термодинамики, которые, конечно, выполняются и для сплавов с памятью формы. Однако, как это имеет место и для обычных материалов, эти законы, задавая ряд ограничений, не позволяют получить не только конкретный вид, но даже форму определяющих уравнений. Открытым остается вопрос и о выборе структурных параметров, задающих состояние материала.

где а(Т о) = Вт(Т,ст) = — соответственно двухвалент-
дТ да
ный тензор коэффициентов изобарного теплового расширения и четырехвалентный тензор изотермических коэффициентов упругой податливости. Условием того, что (2.2) представляет из себя полный дифференциал, является равенство
аасг.а) _ дЬт(т,а) (23)
ял дТ

Из (2.3) следует, что если коэффициенты упругой податливости

£> зависят от температуры, то коэффициенты теплового расширения зависят от напряжения.
Считая а(Г,ст) и £>т(7а) экспериментально измеренными функциями, проинтегрируем (2.2) вдоль пути, указанного на рис.2.1, где Т0 произвольно выбранная температура. Для сплавов с фазовым превращением удобно в качестве Т0 выбирать температуру термодинамического равновесия фаз.
Рис. 2.1. Схема интегрирования для вычисления параметров состояния, как функций температуры и напряжения.