Структура, мартенситные превращения и функциональные свойства сплавов с памятью формы на основе Ti-Ni-Nb с широким мартенситным гистерезисом

• Автор: Боровков, Денис Валерьевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЭФФЕКТЫ ПАМЯТИ ФОРМЫ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ НИКЕЛИДА ТИТАНА

1.1. Структура и фазовые превращения сплавов на основе ТИ.

1.2. Классификация эффектов памяти формы.

1.3. Функциональные свойства сплавов с памятью формы.

1.4. Влияние термических и термомеханических обработок на структуру, фазовые превращения и основные функциональные свойства сплавов на основе Т

1.4.1. Термическая обработка сплавов с памятью формы

1.4.2. Термомеханическая обработка сплавов с памятью формы

1.5. Сплавы с широким гистерезисом мартенситного превращения, их структура и свойства.

1.5.1. Структура и фазовый состав сплавов ТИЬ.

1.5.2.Температурный интервал мартенситных превращений ТИМП сплавов ТКМЫЬ
1.5.3. Функциональные характеристики формовосстановления сплавов Т.
1.5.4. Реактивное напряжение, развиваемое сплавом Т1ЫЬ.
1.5.5. Влияние термической и термомеханической обработок на функциональные свойства сплавов ТьМЫЬ
1.5.6. Обратимый ЭПФ в сплавах ТьМЫЬ.
1.5.7. Релаксация реактивного напряжения
1.5.8. Применение сплавов ТММЬ в качестве материала ТММ
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Исследуемые сплавы и их обработка.
2.2. Приготовление образцов для исследований.
2.3. Рентгенографическое исследование
2.4. Металлографическое исследование структуры сплавов.
2.5. Измерение микротвердости
2.6. Дилатометрический анализ
2.7. Определение функциональных свойств
3. СТРУКТУРА, МАРТЕНСИТНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ТьТЛЫЬ
3.1. Структура и особенности мартенситных превращений в сплавах ТИ
3.2. Характеристики формовосстановления при реализации эффекта памяти формы в сплавах ТМ.
3.2.1. Влияние величины наведенной деформации
3.2.2. Влияние температуры деформации, наводящей ЭПФ.
3.2.3. Влияние величины наведенной деформации и температуры наведения ЭПФ на характеристики обратимого ЭПФ.
3.3. Реактивное напряжение.
3.3.1. Генерация реактивного напряжения
3.3.2. Релаксация реактивного напряжения.
3.4. Испытания термомеханических муфт
4. СТРУКТУРА, МАРТЕНСИТНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ Т1МЬ2г
4.1. Структура и особенности мартенситного превращения сплава Т
4.2. Функциональные свойства СПФ ТКИЬг
4.2.1. Характеристики восстановления формы.
4.2.2. Генерация и релаксация реактивного напряжения
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Экспериментально установлено, что в сплавах ТьЫьЫЬ^г) частицы легированного ниобия располагаются в основном по границам зерен никелида титана, следовательно релаксация упругой энергии, обусловленная взаимодействием кристаллов мартенсита и частиц ниобия и служащая источником стабилизации мартенсита, происходит в приграничных объемах, а не внутри никелида титана. Экспериментально показано, что термомеханические условия наводящей ЭПФ деформации, обусловливающие возникновение высокотемпературного ЭПФ («широкого мартенситного гистерезиса»), обратимого ЭПФ и максимального реактивного напряжения в сплавах Ть№-ЫЬ(-2г) совпадают. Практическая ценность работы заключается в изыскании составов сплавов 'П-№-МЬ(-2г) для реализации высокотемпературного эффекта памяти формы в требуемом температурном интервале и релаксации реактивного напряжения при требуемой температуре; определении режимов термообработки, ТМО и термомеханических условий наведения ЭПФ и ОЭПФ для реализации требуемого комплекса функциональных свойств и эксплуатационных характеристик термомеханических муфт из этих сплавов в определенных температурных условиях. Экспериментально обнаруженные зависимости изменения параметров ЭПФ и ОЭПФ от состава сплавов 'П-ЬП-ЫЬ(-7г). Экспериментально установленные интервалы степеней наводящей ЭПФ деформации для реализации высоких характеристик функциональных свойств. Экспериментально установленные температурные интервалы наведения ЭПФ для реализации высоких характеристик функциональных свойств. Результаты сравнительного исследования влияния режимов ТМО на получение требуемого комплекса свойств ЭПФ и ОЭПФ. Сплавы на основе интерметаллического соединения ТОЛ в обычном поликристаллическом состоянии имеют, как правило, мелкозернистую структуру В2-аустенита (со средним размером зерна - мкм), образуя при повышенных температурах твердые растворы замещения со многими химическими элементами. Известно, что в преддверии мартенситных превращений в них реализуются предпереходные состояния, прогрессирующие по мере изотропного размягчения упругих модулей и характеризуемые нанодоменными когерентными субструктурами. Координации смещенных атомов при этом приближаются к решетке будущих мартенситных фаз []. В зависимости от химического состава сплавов на основе ТОМ и их термомеханической обработки последовательность превращений В2-фазы при охлаждении и кристаллическая структура продуктов превращения могут быть различными. Л - N1 и Т1 — N1 — Мех (где Мех = Ре, Со, А1 и др. Т - № - Меу (где Меу = Си, Аи, Р(1, Р1) со ступенчатым переходом В2^В^В’. В некоторых сплавах, например, Т - № - Си, Т - № - Аи, превращение заканчивается на стадии образования В -мартенсита с орторомбической решеткой []. В'. Ориентационные соотношения и морфология В- и В -мартенсита во многом схожи. Д-фаза в сплавах на основе Тл-М имеет ромбоэдрическую структуру, которая получается при растяжении решетки В2 вдоль оси <1> и сжатии в перпендикулярном направлении. Параметры решетки Я -мартенсита в ромбоэдрической системе близки ад * 0. Хк > 0 [1, , , ]. В2<->К переход имеет место в бинарных сплавах Т1№, обогащенных никелем («заэквиатомных»), и в ряде многокомпонентных, легированных, например, железом, кобальтом, марганцем, алюминием и т. Появление ромбоэдрической решетки фиксируется рентгенографически по расщеплению дифракционных пиков, близких к положениям бывших отражений -аустенита (0, 2, и т. В бинарных и многокомпонентых сплавах на основе никелида титана при определенных концентрациях третьих элементов (например, менее 3 % Бе, 7 % Со, % Си и т. М5 приводит к образованию мартенсита В’ с моноклинной решеткой. Элементарная ячейка 5/9-фазы ТОП имеет параметры, при комнатной температуре, близкие а = 0. Ь =0. Объемное изменения при этом превращении имеет положительную величину А У/У = + (0. Появление В- и 5/9- мартенситов обнаруживается разными методами (рентгено- и нейтронографией, электронная микроскопия, измерение физических свойств, и прежде всего электросопротивления). Установлено большое разнообразие структурно-морфологических вариантов В’ мартенсита (линзовидный, клиновидный, пластинчатый, фермообразный, пакетный и их сочетания) []. Однако преобладающей формой, особенно вблизи температуры окончания превращения М/, является морфология в виде пакетов попарно-двойникованных кристаллов.