Структура и свойства ультрамелкозернистых сплавов Ti-Ni, полученных интенсивной пластической деформацией

• Автор: Прокофьев, Егор Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Структурнофазовые превращения, свойства и способы получения сплавов Ть

1.2. Эффекты памяти, функциональные свойства и области применения сплавов Ть

1.3. Применение методов термической и термомеханической обработки для управления структурой и свойствами сплавов Т1

1.4. Применение методов ИПД для получения УМЗ материалов

1.5. Особенности структуры и свойств УМЗ материалов, полученных ИПД.

1.6. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Материалы исследований.

2.2. Методы интенсивной пластической деформации и термообработки.
2.3. Методы исследований микроструктуры и фазового состава
2.4. Методы исследования механических свойств.
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ УМЗ СТРУКТУРЫ МЕТОДАМИ ИПД И ЕЕ ОСОБЕННОСТИ В СПЛАВАХ Ть
3.1. Нанокристаллические сплавы ТьБН, полученные ИПДК и дополнительным отжигом.
3.2. Разработка режимов РКУП для получения УМЗ структуры
3.3. Эволюция структуры при РКУП и влияние на нее параметров процесса.
3.4. Термическая стабильность УМЗ структуры РКУП сплавов при нагреве
3.5. Однородность структуры РКУП заготовок
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ДЕФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ УМЗ СПЛАВОВ Ть, ПОЛУЧЕННЫХ РКУП.
4.1. Влияние РКУП на механические свойства
4.2. Влияние отжига на деформационное поведение сплавов, подвергнутых РКУП.
4.3. Однородность и анизотропия механических свойств УМЗ сплавов.
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ УМЗ СПЛАВОВ Ть
5.1. Температуры мартенситных превращений
5.2. Функциональные свойства и сверхупругость
5.3. Примеры практического применения УМЗ сплавов Т1, полученных методами ИПД
Выводы по главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


По материалам диссертационной работы опубликовано 9 статей в реферируемых журналах и сборниках, 5 тезисов на российских конференциях и семинарах и получен 1 патент РФ на изобретение. Работа выполнена при научной и методической консультации чл. АН РБ, профессора. Р.З. Валиева. ГЛАВА 1. Первая часть данного обзора посвящена сплавам Ть№ (нитинолу), на которых в -х годах двадцатого века были обнаружены эффекты памяти формы []. Проанализированы публикации, в которых описаны микроструктура, свойства, методы получения, приведены механизмы реализации и основные характеристики ЭПФ в таких сплавах. Так же освещены методы термической и термомеханической обработки, используемые для управления механическими и эксплуатационными свойствами сплавов Ть№, в том числе путем измельчения структуры. Во второй части обзора приводятся литературные данные по методам получения и результатам теоретических и экспериментальных исследований УМЗ металлов и сплавов, средний размер зерен в которых менее ~ 1 мкм. Обычно УМЗ металлы и сплавы подразделяют на нанокристаллические (НК) с размером зерен менее 0 нм и субмикрокристаллические (СМК) - от 0 нм до нм. Поскольку работа посвящена развитию методов интенсивной пластической деформации, то им в обзоре также уделено особое внимание. На основе анализа опубликованных работ в представленной диссертации сформулированы задачи исследования. Проявление ЭФП и сверхупругости в различных сплавах обусловлено наличием термоупругих обратимых мартенситных превращений. Наибольшим ЭПФ обладают сплавы никелида титана, вследствие чего они наиболее интересны с научной и практической точек зрения. Диаграмма фазового равновесия в системе Ть№ в области эквиатомного состава приведена на рис. В2 (СбС1) (а=0,3 нм, Ь=с=0, нм) (рис. С []. Область гомогенности сплава при повышенных температурах расширяется в сторону увеличения концентрации никеля и резко «вклинивается» ниже 0°С []. Рисунок 1. Диаграмма фазового равновесия в системе Тк№ в области эквиатомного состава. В бинарных сплавах Т1-№, обедненных и, даже обогащенных никелем, распад уже при высоких температурах приводит (от ~°С) к образованию наряду с основной фазой В2, некоторого количества фазы Т№ с ГЦК-структурой. Даже при незначительном количестве кислорода появляется стабильное соединение ТцМгОх, возможно также растворение других газовых примесей - С, 1^, Н [4,5]. При термообработке обогащенных никелем сплавов в интервале температур ниже границы области гомогенности В2, возможно последовательное выделение избыточных фаз типа Т1з№4, Т^Мз, ТПЧ1з. Чрезмерное количество пластинчатых и глобулярных, избыточных выделений, обогащенных никелем или титаном, существенно снижает пластические характеристики сплавов Т1-№ и приводит к их охрупчиванию. Стоит отметить, что ряд химических элементов в квазибинарных сплавах 'П№-'П-Ме обладают неограниченной растворимостью (Ре, Со, Р1) [4], тогда как другие элементы (А1, Си, N6) при замещении никеля имеют ограниченную растворимость [3]. Установлено, что в бинарных сплавах никелида титана реализуются термоупругие обратимые мартенситные превращения: одновременно или последовательно могут происходить переходы В2оВ В2оЛ, Л<=>В’[3-5]. Мартенситная фаза (В ’) в Ть№ имеет моноклинно искаженную орторомбическую элементарную ячейку с параметрами, близкими к: а=0,нм, Ь=0, нм, с = 0, нм, Р=° (рис. Рисунок 1. Следует отметить, объемный эффект мартенситного превращения ДУ/У = (Vм*Vа)/Уа отрицателен и составляет при В2=>Я-переходе ДУ/У = -(0,-0,%), а при В2=>В’- ДУ/У = -(0,-0, %). Полные диаграммы мартенситных превращений в сплавах бинарной системы Т1-№ приведены на рис. Видно, что температуры прямых (Мз и МР) и обратных (Аз и АР) мартенситных переходов и Я-превращения (Тя) зависят от содержания никеля и резко снижаются при увеличении его концентрации выше ат. Наиболее распространенными методами определения температур мартенситных превращений являются рентгенографические исследования, дилатометрии и измерение электросопротивления. Рисунок 1. Температуры превращений и последовательность образования фаз Я и В’ на рис.