Вариант теории физической мезомеханики для материалов с эффектом памяти формы

• Автор: Малинин, Георгий Владиславович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 290 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Физико-механические свойства материалов в условиях инициирования фазовых превращений мартенситного типа (Литературный обзор)
1.1. Закономерности массопереноса в материалах с мартенситными превращениями
1.1.1. Механизмы пластической деформации
1.1.2. Обратимые механизмы деформации за счет инициирования двойникования
1.1.3.Особенности массопереноса при термоупругих мартенситных
превращениях
1.1.4. Самоорганизация и многоуровневый (микро-, мезо-, макромасштабный) характер эволюции мартенситных структур
1.2. Механические свойства материалов с обратимыми мартенстиными
превращениями
1.2.1. Влияние различных факторов на фазовый предел текучести (оф)
1.2.1.1. Зависимость <гф от химического состава
1.2.1.2. Зависимость афот температуры
1.2.1.3. Зависимость оф от формы и размеров зерен
1.2.1.4. Зависимость оф от скорости деформирования
1.2.1.5. Зависимость афот процессов старения
1.2.1.6. Зависимость характеристических температур фазовых превращений от механических напряжений
1.2.1.7. Зависимость оф от предварительной пластической деформации
1.2.2. Псевдоупругость превращения
1.2.2.1. Влияние температуры
1.2.2.2. Влияние состава
1.2.2.3 Влияние схемы нагружения
1.2.2.4. Влияние скорости деформирования
1.2.2.5. Влияние старения
1.2.3. Эффект пластичности превращения
1.2.4. Деформация ориентированного превращения
1.2.5. Эффект памяти формы
1.2.6. Эффект обратимой памяти формы
1.2.7. Эффект реверсивной памяти формы
1.2.8. Реактивные напряжения
1.2.9. Деформационные эффекты при сложном напряженном состоянии
1.2.10. Баромеханические эффекты мартенситной неупругости
1.3. Анализ теоретических методов описания механических свойств материалов с мартенситным каналом мас-сопереноса
1.3.1. Кинетические модели
1.3.2. Термодинамический подход

1.3.3. Элементы механики среды с мартенситными превращениями
1.3.4. Микромеханический подход
1.3.5. Структурно-аналитическая теория для материалов с эффектом памяти формы
1.3.6. Структурно-аналитическая теория физической мезомеханики
2. Постановка задачй и методы исследований
2.1. Постановка задачи
2.2 Методы исследования
3. Модель физической мезомеханики для сред с мартенситным механизмом массопереноса, основанная на структурно-аналитической концепции
3.1. Масштабные и структурные уровни в нагруженном материале с мартенситным механизмом массопереноса
3.2. Микроструктурный уровень
3.3. Мезоструктурный уровень
3.3.1. Мезоструктурный уровень
3.3.2. Мезоструктурный уровень
3.4. Макромасштабный уровень
3.4.1. Макромасштабный уровень
3.4.2. Макромасштабный уровень
4. Аналитический расчет функционально-механических свойств материалов с мартенситным механизмом массопереноса
4.1. Определяющие соотношения макромасштабного уровня в условиях линейного напряженного состояния
4.2. Пластичность прямого мартенситного превращения
4.2.1. Постановка задачи
4.2.2. Микроструктурный уровень
4.2.3. Мезоструктурный уровень
4.2.4. Мезоструктурный уровень
4.2.5. Макромасштабный уровень
4.3. Методика верификации параметров модели

5. Теоретический анализ влияния фазового состава и сложных траекторий изотермического нагружения на эффекты мартенситной неупругости
5.1. Программа компьютерных экспериментов и математический объект исследования
5.2. Исследование деформаций объектов различного фазового состава в условиях симметричного знакопеременного сдвигового нагружения
5.2.1. Аустенитное состояние
5.2.2. Мартенситное состояние
5.2.3. Двухфазное состояние
5.3. Исследование деформаций мартенситной неупругости объектов различного фазового состава в условиях симметричного одноосного растяжения-сжатия
5.3.1. Аустенитное состояние
5.3.2. Мартенситное состояние
5.3.3. Двухфазное состояние
5.4. Многозвенные траектории нагружения, содержащие участки резкого излома и знакопеременного воздействия на объект в аустенитном состоянии
5.4.1. Многозвенная траектория знакопеременного нагружения (режим 0-2) с амплитудами напряжений:
о£'=±256,6 МПа, =±90 МПа
5.4.2. Многозвенная траектория знакопеременного нагружения (режим 0-3) с амплитудами напряжений:
(t[°> =±212,18 МПа, =±122,5 МПа
5.4.3. Многозвенная траектория знакопеременного нагружения (режим 0-4) с амплитудами напряжений:
сг3г;; =±150 МПа
5.5. Многозвенные траектории нагружения, содержащие участки резкого излома и знакопеременного воздействия на объект в мартенситном состоянии
5.5.1. Многозвенная траектория знакопеременного нагружения
(режим 0-2) с амплитудами напряжений:
— (а)
33 =±256,6 МПа, а>з =±90 МПа
5.5.2. Многозвенная траектория знакопеременного нагружения (режим 0-3) с амплитудами напряжений:
„(а) —<а)
=±212,18 МПа, 13 =±122,5 МПа
5.5.3. Многозвенная траектория знакопеременного нагружения (режим 0-4) с амплитудами напряжений:
„(а) sr зз =±150 МПа, =±150 МПа
5.6. Многозвенные траектории нагружения, содержащие участки резкого излома и знакопеременного воздействия на объект в двухфазном состоянии

максимальная псевдоупругость (более 2%) проявляется в области температур 183-ъ253К, а у других — выше комнатной. Однако в композициях Ть-,фП5,;.,Си,, где х варьировали от 0 до 40 ат.%, независимо от содержания меди, превращения происходили приблизительно в одном и том же температурном интервале - от 290 до 370К. Следовательно, изменение концентрации элементов не всегда влечет за собой изменение характеристических температур.
Важной особенностью сплавов с мартенситными превращениями является то, что соотношение между температурами А„ и М„ обусловлено не только вариациями ширины гистерезиса превращения, но и разницами температур М„-Мк и Ак и А,,. При А„<М„ нагружение в интервале А„-М„ порождает деформационный мартенсит, который после удаления внешней силы оказывается термодинамически нестабильным, появляются химические силы возврата, которые и приводят к формовосстановлению. Псевдоупругость такого рода наблюдается, например, у П№ и сплавов на его основе, причем максимальный эффект (более 11 %) возникает при деформировании в двухфазной области. Если же обратное превращение начинается при более высоких температурах, чем прямое (А„>М„), то в интервале М,ГА„ псевдоупругость может быть незначительной или вообще не наблюдаться (например в сплавах 1п-Т1, Т1№).
Очень сильная зависимость псевдоупругости от химического состава проявляется у монокристаллов Ре3А1, в которых, по некоторым данным, нет мартенситных превращений. Сплавы со стехиометрическим и близким к составу способны восстанавливать до 15 % сдвиговой деформации, тогда как при содержании А1 менее 21ат% и более 25 ат.% эти композиции ведут себя обычным образом, возвращая при разгружении только упругую деформацию (рис. 1.12).
1.2.2.3 Влияние схемы нагружения
Во всех случаях - при растяжении, сжатии, изгибе, кручении и т.п
нагружении могут возникать характерные фазовые пределы текучести, а при разгрузке наблюдается полный или частичный возврат деформации. Тем не менее, анализируя экспериментальные данные, можно прийти к выводу, что наиболее отчетливо псевдоупругость может быть выражена при изгибе. При изгибе монокристалла с одной системой двойникования исходные, параллельные друг другу границы,