Закономерности и механизмы пластической деформации и структурно-фазовых превращений в монокристаллах сплавов TiNi(Fe, Mo) и TiNi(Fe)

• Автор: Сурикова, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 343 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Закономерности температурной и ориентационной зависимости прочностных и пластических свойств монокристаллов сплавов иикелида титана при растяжении
1.1. Последовательность мартенситных превращений в закаленных монокристаллах Тт№(Ре, Мо)
1.2. Температурная и ориентационная зависимость предела текучести в монокристаллах Тт№(Ре, Мо)
1.3. Особенности хрупко-вязкого перехода в закаленных монокристаллах нике-лида титана
1.4. Влияние различных факторов на пластичность и разрушение монокристаллов никелида титана
Выводы к разделу
2. Локализация пластической деформации и механическое двойникование В2 фазы в монокристаллах никелида титана
2.1. Типы дислокаций и температурная зависимость предела текучести в В2 ин-терметаллидах, не испытывающих мартенситных превращений
2.2. Системы скольжения, дислокационные структуры и локализация деформации в монокристаллах Т1№(Ре, Мо) при растяжении
2.3. Механическое двойникование в В2 решетке
2.4. Механизмы деформации и особенности температурной зависимости предела текучести [001]-кристаллов ТОД^е, Мо) при сжатии
2.4.1. Деформационное двойникование в В2 фазе никелида титана при температурах выше Мй
2.4.2. Мартенситное В2->В19' превращение под напряжением и его связь с механическим двойникованием В2 фазы
2.5. Формирование полос локализованной деформации и двойников В2 фазы в монокристаллах ТОД(Ре, Мо) при прокатке
2.5.1. Дефектная структура кристаллов с направлением прокатки <053>

2.5.2. Структура кристаллов после прокатки вдоль направления <100>
Выводы к разделу
3. Механизмы деформации и переориентации кристаллической решетки в полосах локализации и двойниках деформации В2 фазы никелида титана
3.1. Теории и модели мартенситных превращений
3.2. Атомно-кинетические модели формирования полос локализации деформации и механических двойников В2 фазы никелида титана
3.3. Дисторсии кристаллической решетки при механическом двойниковании В2 фазы никелида титана механизмами локальных обратимых мартенситных превращений
3.4. Определение инвариантных (габитусных) плоскостей двойников деформации В2 фазы
3.5. Анализ асимметрии предела текучести в монокристаллах сплавов никелида титана
Выводы к разделу
4. Особенности формирования нанокристаллических и квази-аморфных состояний в монокристаллах никелида титана при интенсивной пластической деформации
4.1. Структурные превращения и механизмы образования {111} текстуры микро- и нонокристаллического состояния в сплавах никелида титана при интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением
4.2. Фрагментация в кристаллах TiNi(Fe, Mo) при прокатке
4.3. Формирование дефектной структуры кристаллов TiNi(Fe, Mo) в условиях всестороннего прессования
Выводы к разделу
5. Материалы и методы исследования
5.1. Выбор и получение материалов для исследования
5.2. Методы исследования
Выводы
Литература

Введение
Актуальность проблемы. Прогресс в науке и технике неразрывно связан с эффективным использованием традиционных и разработкой новых материалов с уникальными свойствами. Поэтому уже многие годы не ослабевает пристальный интерес к сплавам на основе никелида титана, проявляющим эффекты памяти формы (ЭПФ) и сверхэластичности (СЭ) [1-33]. Большинство научных работ, выполненных на сплавах ТТ№, нацелено на исследование факторов, позволяющих направлено воздействовать на основные характеристики мартенситных превращений: температуры и гистерезис превращения, величину ЭПФ, структурное состояние сплавов в предмартенситной области. Основными параметрами, способными в значительной мере управлять этими характеристиками, являются уровень прочностных свойств высокотемпературной (аустенитной) В2 фазы и механизмы ее пластической деформации.
Поскольку большинство используемых на практике поликристаллических сплавов Т1№ обладают значительной анизотропией ЭПФ, реактивного напряжения и прочностных характеристик, связанной с определенными типами текстур, формирующимися при термомеханических обработках, возникает задача выяснения ориентационной зависимости прочностных и пластических свойств монокристаллов высокотемпературной В2 фазы. Однако, детальных исследований, выполненных на монокристаллах Тт№, мало, недостаточно работ по определению и аттестации действующих механизмов пластической деформации, что не позволяет сравнивать деформационное поведение монокристаллов на основе никелида титана с монокристаллами других В2 интерметаллидов. Такое сравнительное изучение имеет отдельный научный интерес, поскольку сплавы с В2 сверхструктурой проявляют целый комплекс уникальных свойств: аномальную температурную зависимость предела текучести, сложную зависимость ткр от ориентации кристалла и знака приложенного напряжения, склонность к локализации деформации, способность к фазовым переходам порядок-беспорядок и т.д. Упорядочение сопровождается охрупчиванием поликристаллов и снижением пластичности монокристаллов. Кроме того, большинство В2 интерметаллидов стехиометрического состава характеризуются значительной анизотропией упругих модулей.

пластической деформацией высокотемпературной В2 фазы сплавов I и II (рис. 1.8).
Интервал мартенситного превращения иод напряжением ЛТСТ = Md - Мн и температура Md, как видно из рис. 1.8 и 1.10, зависят от ориентации кристалла и способа деформации. В кристаллах с ориентациями близкими к полюсу [001], которые имеют более высокий предел текучести при растяжении, чем [111]и[112] кристаллы, температура Md и интервал ЛТа на 100-200 К больше. Зависимость ДТСТ от прочностных свойств В2 фазы наблюдается на различных поликристаллических сплавах TiNi (рис.
1.7 е). Однако подобную зависимость величин ДТС и Md от уровня достигнутых напряжений течения в исходной фазе можно получить в одном и том же материале, повышая его предел текучести. В работах [103, 104] проводилось упрочнение аусте-нита стали 50Н9Х5 с помощью мартенсита охлаждения так, что сталь выдерживала большую нагрузку, и интервал ДТСТ в упрочненном аустените повышался на 100 К по сравнению с исходным не упрочненным материалом.
Оказалось, что в кристаллах TiNi(Fe,- Мо) по-разному ориентированных относительно оси растяжения и деформированных при одной и той же температуре, могут быть реализованы различные механизмы деформации. Например при Т=473 К (рис. 1.8 а) кристаллы сплава I с ориентациями [111] и [1 12] деформируются пластически в высокотемпературной В2 фазе, [ 1 23] кристаллы оказываются вблизи Md, а [001] кристаллы отвечают образованию мартенсита напряжений (stress-induced martensite). Кристаллы с ориентациями вблизи полюсов [ 1 11 ] и [ 1 12] как в сплаве I, так и в сплаве II, при деформации в В2 фазе являются “мягкими” так, как имеют низкие значения a0.i и ткр для дислокационного скольжения по системам <001>{ 100} и <001>{011} [81, 82]. Температурная зависимость предела текучести в этих ориентациях оказывается близкой к температурной зависимости модуля сдвига G(T) (рис. 1.11). Кристаллы таких ориентаций обладают высокой пластичностью до разрушения ~ 40-80%, причем сдвиг реализуется дислокациями с вектором Бюргерса а<100>. Кристаллы [001] и [011] являются “жесткими”, поскольку имеют высокие значения сто.1 и ткр, рассчитанные для скольжения по системам <001>{ 100} и <001>{011} (табл. 1.2). В этих кристаллах с начала пластического течения достигаются напряжения, в ~ 2-3 раза превышающие, найденные для кристаллов «мягких» ориентаций. А в кристаллах TiNi(Fe, Мо) с осью растяжения, всего на ~2° отклоненной от