Функциональные свойства никелида титана при термомеханических воздействиях, характерных для активных устройств

• Автор: Петров, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Мартенситные превращения

1.2. Функциональные и механические свойства сплавов с эффектом памяти формы

1.3. Влияние высокоскоростного деформирования на свойства

сплавов с эффектом памяти формы

1.4. Влияние термоциклирования на поведение сплава "П№

1.5. Эффекты памяти формы при незавершенных термомеханических циклах

1.6. Основные уравнения, описывающие поведение материалов с эффектом памяти формы

1.7. Применение сплавов Тл№ в активных

элементах приводных устройств

Глава 2. Постановка задачи и методики экспериментальных

исследований
2.1. Цель и задачи исследований
2.2. Методики экспериментов
2.2.1. Исследование функционально-механических свойств после динамического воздействия
2.2.2. Термоциклические испытания под постоянной
нагрузкой
2.2.3. Исследование функциональных свойств при незавершенных мартенситных превращениях
2.2.4. Исследование свойств сплава Т1№ в устройствах расчековки
Глава 3. Исследование влияния высокоскоростного
нагружения на функционально-механические
свойства никелида титана
3.1. Механические свойства сплава П№
3.2. Функциональные свойства сплава ТОЛ
Глава 4. Исследование влияния термоциклирования на свойства
никелида титана

4.1. Влияние термоциклирования под нагрузкой на поведение
сплава Т1№
4.2. Влияние неполных мартенситных превращений
на поведение сплава Т1№
Глава 5. Исследование функциональных свойств никелида титана при термомеханических воздействиях, реализуемых в двух устройствах расчековки
5.1. Конический элемент
5.2. Проволочный элемент
Заключение
Литература

Материалы, обладающие эффектом памяти формы (ЭПФ) и сопутствующими ему уникальными свойствами, известны науке, можно считать, уже с 1948 г. С исследований Г.В. Курдюмова и Л.Г. Хандроса (в 1948 г.) [1] начинается эра новых до тех пор еще неизвестных материалов с нехарактерными для металлов свойствами. Все началось с того, что ученые обнаружили обратимый рост кристаллов новой фазы при обратимом мартенситном превращении: при нагреве образца из сплава CuAINi происходил рост мартенситных кристаллов, а при охлаждении они исчезали точно назад (такой мартенсит впоследствии стали называть термоупругим). Позже это открытие было зарегистрировано официально и получило название “эффект Курдюмова”. В настоящее время в научной литературе используется термин «эффект памяти формы». Уже к 1950 г. мартенсит с обратимой двойниковой структурой наблюдали в сплавах CuMn, InTl, CrMn, FePt, CoPt, AuCd. Вскоре, обнаруженный эффект привлек внимание и практиков - первый патент на устройство, использующее этот эффект, был зарегистрирован в 1961 г. - американские исследователи Muldawer и Feder предложили использовать сплав AuAgCd в термочувствительном элементе электровыключателя [2]. Сейчас материалы с ЭПФ интенсивно исследуются, как в фундаментальном, так и в прикладном аспектах.
Свойство материала “запомнить” и при последующем нагреве восстановить (воспроизвести) заданную форму открыло перед такими материалами большие возможности. До той поры металлы и сплавы не брали на себя функции, присущие скорее механизмам или резиноподобным материалам. В таких сплавах подобные способности реализуются за счет эффекта памяти формы. На практике могут быть использованы различные уникальные свойства материалов с ЭПФ, например, эффект изменения формы при изменении температуры или изменяющегося гидростатического
индикатора перемещения часового типа с ценой деления 1 мкм (3). Подвес (4) позволяет задавать нагрузку до 300 кг.
Нагрев осуществляли пропусканием электрического тока. Температуру определяли термопарой хромель-копель с точностью до 1 °С. Термоциклирование производили в пределах от комнатной температуры до 150 °С, полностью перекрывающих диапазон температур мартенситных превращений. Проведено четыре серии опытов с постоянными напряжениями 170, 350, 410 и 500 МПа.
Порядок проведения эксперимента:
1. Закрепленный в установке образец нагревали в свободном от нагрузки состоянии до Т= 150 °С.
2. К образцу прикладывали нагрузку (в экспериментах она соответствовала первоначальным напряжениям1 170, 350, 410 и 500 МПа), неизменную в течение одной серии испытаний (до разрушения образца).
3. Образец охлаждали до комнатной температуры под заданной нагрузкой (наведение деформации за счет пластичности превращения).
4. Образец нагревали под той же нагрузкой до Т=150 °С.
5. Цикл (3-4) повторяли до разрушения образца. Запись перемещения проводили при максимальной и минимальной температурах.
2.2.3. Исследование функциональных свойств при незавершенных мартенситных превращениях
Кольцевой образец из сплава Т1№ (ТНМЗ) с внутренним диаметром с!
23,2 мм, внешним диаметром Ц = 30,6 мм, высотой Ь = 8,3 мм устанавливали вертикально в рабочую камеру дилатометра (рис. 2.2.2.). Центрирование осуществлялось с помощью держателя, который помещался в рабочую камеру дилатометра. Кольцо было предварительно продеформировано во