Сплавы с эффектом памяти формы

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Сплавы с эффектом памяти формы

пературная фаза — мартенситная фаза. В сплавах с концентрацией кислорода > 0,61 % (ат.) при Т закалки < 650 °С наблюдается двухступенчатое превращение: высокотемпературная фаза — промежуточная фаза — мартенситная фаза.
...
Температура начала образования мартенсита Ms понижается при увеличении концентрации кислорода в соответствии с соотношением: Ms — = 78-92,63хх0 % (ат.).
...
На рис. 2.34 показаны микрофотографии структуры сплавов Ti—Ni—О, полученные с помощью светового микроскопа. Структура сплавов А и С выявлялась с помощью травления. В образцах А обнаружены выделения Ti4Ni20, расположенные по границам зерен. Других соединений с кислородом не наблюдалось. Концентрация кислорода в твердом растворе в фазе TiNi, определенная по площади оксидной фазы на микрофотографии, чрезвычайно мала и составляет 0,045 % (ат.). Следовательно, почти весь кислород выделяется в виде Ti4Ni20, при "этом в оксидную фазу попадает большое количество Ti. Концентрация Ni в матричной фазе становится выше, в результате чего Ms понижается. Если ввести соответствующие поправки, то ясно, что соотношение между Ms и концентрацией кислорода обусловлено изменением концентрации Ni. Кислород ухудшает механические свойства, вызывая охрупчивание сплавов Ti—Ni.
...
И, наконец, следует указать на влияние водорода. Введение водорода приводит к понижению Ms, однако M's
...
Обратимый эффект памяти формы. Сущность эффекта памяти формы заключается в том, что если подвергнуть сильной деформации образец в состоянии низкотемпературной мартенситной фазы, то при нагреве происходит обратное превращение и восстанавливается форма, свойственная высокотемпературному состоянию. При последующем охлаждении, хотя и происходит превращение в мартенситную фазу, форма образца не изменяется. Таким образом, проявляется однонаправленный эффект памяти формы. Частично обратимым или двунаправленным эффектом памяти формы называют явление возврата в состояние, соответствующее некоторой доле деформации, при охлаждении после запоминания формы при нагреве. Ранее приводился пример (см. рис. 2.6), иллюстрирующий двунаправленный эффект памяти формы проволочной спирали из Ti—Ni.
...
При охлаждении спираль принимает геликоидальную форму, вновь деформируется при комнатной температуре и при этом удлиняется почти на 20 %. В общем случае обратимым эффектом памяти формы называют явление, если даже не происходит полного (на 100%) возврата формы.
...
пературная фаза — мартенситная фаза. В сплавах с концентрацией кислорода > 0,61 % (ат.) при Т закалки < 650 °С наблюдается двухступенчатое превращение: высокотемпературная фаза — промежуточная фаза — мартенситная фаза.
...
Температура начала образования мартенсита Ms понижается при увеличении концентрации кислорода в соответствии с соотношением: Ms — = 78-92,63хх0 % (ат.).
...
На рис. 2.34 показаны микрофотографии структуры сплавов Ti—Ni—О, полученные с помощью светового микроскопа. Структура сплавов А и С выявлялась с помощью травления. В образцах А обнаружены выделения Ti4Ni20, расположенные по границам зерен. Других соединений с кислородом не наблюдалось. Концентрация кислорода в твердом растворе в фазе TiNi, определенная по площади оксидной фазы на микрофотографии, чрезвычайно мала и составляет 0,045 % (ат.). Следовательно, почти весь кислород выделяется в виде Ti4Ni20, при "этом в оксидную фазу попадает большое количество Ti. Концентрация Ni в матричной фазе становится выше, в результате чего Ms понижается. Если ввести соответствующие поправки, то ясно, что соотношение между Ms и концентрацией кислорода обусловлено изменением концентрации Ni. Кислород ухудшает механические свойства, вызывая охрупчивание сплавов Ti—Ni.
...
И, наконец, следует указать на влияние водорода. Введение водорода приводит к понижению Ms, однако M's
...
пературная фаза — мартенситная фаза. В сплавах с концентрацией кислорода > 0,61 % (ат.) при Т закалки < 650 °С наблюдается двухступенчатое превращение: высокотемпературная фаза — промежуточная фаза — мартенситная фаза.
...
1) деформация мартенситной фазы выше определенного предела; 2) деформация образца, находящегося в состоянии исходной фазы, превышающая деформацию, при которой возникает мартенсит деформации; 3) деформация образца в состоянии исходной фазы, охлаждение его до Т ниже Ms в стесненном состоянии и выдержка в течение длительного времени под напряжением; 4) деформация образца в мартенситной фазе, нагрев его в стесненном состоянии, в результате чего происходит обратное превращение; 5) образование дисперсных выделений в исходной фазе с последующей деформацией образца.
...
Можно отметить следующие принципиальные особенности указанных методов. Внутри высокотемпературной исходной фазы, которая должна быть первоначально гомогенной (это обеспечивается восстановлением формы в результате обратного превращения при нагреве), каким-либо способом вызывают возникновение поля внутренних напряжений и управляют мартенситным превращением, происходящим при охлаждении. При применении способов 1, 2, 3 поле внутренних напряжений вызывается необратимыми дефектами, такими как дислокации, связанные с деформацией. При применении способов 4 и 5 поле внутренних напряжений обусловливается выделениями второй фазы и стабильным мартенситом деформации, который не подвергается обратному превращению даже при нагреве.
...
Известно, что в сплавах Ti—Ni до настоящего времени обнаружили обратимый эффект памяти формы при применении способа 1, однако сообщается, что по сравнению с обратимым эффектом памяти формы в сплавах Си—Zn—Al, возникающим при применении способа 4, степень изменения формы мала, а регулирование эффекта затруднено.
...
При быстром охлаждении сплавов Ti—Ni, имеющих избыточную концентрацию никеля по сравнению с эквиатомным составом, из высокотемпературной однофазной области.при увеличении концентрации никеля Ms значительно понижается. В сплаве Ti — 51 % (ат.) Ni Ms «—90 °С, а в сплаве Ti —52% (ат.) Ni — ниже температуры жидкого азота. Применение этих сплавов в качестве специальных материалов ограничивается возможностью использования их псевдоупругости превращения или областью чрезвычайно низких температур. Однако если эти сплавы подвергнуть старению при 7"< 550 °С, то избыточный Ni переходит в чрезвычайно дисперсные выделения, концентрация никеля в матрице уменьшается, повышается Ms,
...
1) деформация мартенситной фазы выше определенного предела; 2) деформация образца, находящегося в состоянии исходной фазы, превышающая деформацию, при которой возникает мартенсит деформации; 3) деформация образца в состоянии исходной фазы, охлаждение его до Т ниже Ms в стесненном состоянии и выдержка в течение длительного времени под напряжением; 4) деформация образца в мартенситной фазе, нагрев его в стесненном состоянии, в результате чего происходит обратное превращение; 5) образование дисперсных выделений в исходной фазе с последующей деформацией образца.
...
Можно отметить следующие принципиальные особенности указанных методов. Внутри высокотемпературной исходной фазы, которая должна быть первоначально гомогенной (это обеспечивается восстановлением формы в результате обратного превращения при нагреве), каким-либо способом вызывают возникновение поля внутренних напряжений и управляют мартенситным превращением, происходящим при охлаждении. При применении способов 1, 2, 3 поле внутренних напряжений вызывается необратимыми дефектами, такими как дислокации, связанные с деформацией. При применении способов 4 и 5 поле внутренних напряжений обусловливается выделениями второй фазы и стабильным мартенситом деформации, который не подвергается обратному превращению даже при нагреве.
...
Известно, что в сплавах Ti—Ni до настоящего времени обнаружили обратимый эффект памяти формы при применении способа 1, однако сообщается, что по сравнению с обратимым эффектом памяти формы в сплавах Си—Zn—Al, возникающим при применении способа 4, степень изменения формы мала, а регулирование эффекта затруднено.
...
При быстром охлаждении сплавов Ti—Ni, имеющих избыточную концентрацию никеля по сравнению с эквиатомным составом, из высокотемпературной однофазной области.при увеличении концентрации никеля Ms значительно понижается. В сплаве Ti — 51 % (ат.) Ni Ms «—90 °С, а в сплаве Ti —52% (ат.) Ni — ниже температуры жидкого азота. Применение этих сплавов в качестве специальных материалов ограничивается возможностью использования их псевдоупругости превращения или областью чрезвычайно низких температур. Однако если эти сплавы подвергнуть старению при 7"< 550 °С, то избыточный Ni переходит в чрезвычайно дисперсные выделения, концентрация никеля в матрице уменьшается, повышается Ms,
...
К настоящему времени известны следующие способы вызвать обратимый эффект памяти формы в сплавах:
...
промежуточную фазу характеризуется термоупругим поведением, оказывающим влияние на однонаправленный и обратимый эффект памяти формы. Это влияние на обратимый эффект памяти формы уже рассматривалось в разд. 2.1. Однако можно предположить, что в результате введения отмеченных выше источников концентрации напряжений влияние термоупругого характера превращения на изменение формы также будет отличаться.
...
В данном разделе рассматривается чрезвычайно специфический обратимый эффект памяти формы, обнаруживаемый в сплаве Ti — 51 % (ат.) Ni при стесненном старении.
...
Исследовались образцы расчетного состава Ti — 51 % (ат.) Ni (по данным химического анализа 50,8% (ат.) Ni). Для изготовления образцов губчатый Ti, полученный хлорным методом (99,7%), и электролитический Ni (99,9%) смешивались
...
заданной пропорции и плавились в графитовом тигле в высокочастотной печи. Лист толщиной 3 мм изготавливался методом горячей прокатки. Из этих листов с помощью керамического резца вырезались пластинки толщиной около 1 мм, из которых с помощью холодной прокатки изготавливались тонкие пластинки толщиной 0,2— 0,3 мм. Эти тонкие пластинки запаивались в вакууме 133,3- 10~5 Па в кварцевые ампулы и отжигались при 800 °С в течение 2 ч для снятия деформаций и затем закаливались в воде. После этого тонкие пластинки помещались в цилиндрические медные трубки внутренним диаметром 20 мм и осуществлялось старение в стесненном состоянии, после чего закаливались в воде.
...
Температура превращения определялась путем измерения электросопротивления на образцах, состаренных в стесненном состоянии. У некоторых образцов с помощью фотометрического метода исследовалось изменение их внешней формы. Независимо от того, было ли осуществлено зане-вопивание или нет, значительной разницы температур превращения после старения не было обнаружено. Поэтому для исследования влияния условий старения на 7" превращения из одних и тех же материалов изготавливались образцы размерами
...
Исследования с помощью просвечивающего электронного микроскопа проводились на образцах в виде тонких фольг, вырезанных из образцов, состаренных в стесненном состоянии и подвергнутых химической или струйной полировке. Образцы помещались на подставке для охлаждения образцов с одноосным наклоном (фирмы "Нихон дэнси" EM-SCH) и исследовались в интервале —170~20°С. Для исследования использовался электронный микроскоп JSEM-200 В (фирмы "Нихон дэнси") при ускоряющем напряжении 200 кВ.
...
промежуточную фазу характеризуется термоупругим поведением, оказывающим влияние на однонаправленный и обратимый эффект памяти формы. Это влияние на обратимый эффект памяти формы уже рассматривалось в разд. 2.1. Однако можно предположить, что в результате введения отмеченных выше источников концентрации напряжений влияние термоупругого характера превращения на изменение формы также будет отличаться.
...
Рис. 2.36. Спонтанное изменение формы (круговой эффект памяти формы) в сплавах Ti — 51 % (ат.) Ni, состаренных при 400 С в течение 100 ч
...
Спонтанное изменение формы на стадиях а—в описано ниже, однако можно отметить, что оно обусловлено промежуточным фазовым превращением, тепловой гистерезис этого превращения мал, изменение формы является обратимым. Далее, если образцы погрузить в ледяную воду, то они изгибаются в обратном направлении, выпуклость снизу (рис. 2.36, г).
...
Рис. 2.36. Спонтанное изменение формы (круговой эффект памяти формы) в сплавах Ti — 51 % (ат.) Ni, состаренных при 400 С в течение 100 ч
...
Спонтанное изменение формы на стадиях а—в описано ниже, однако можно отметить, что оно обусловлено промежуточным фазовым превращением, тепловой гистерезис этого превращения мал, изменение формы является обратимым. Далее, если образцы погрузить в ледяную воду, то они изгибаются в обратном направлении, выпуклость снизу (рис. 2.36, г).
...
Рис. 2.36. Спонтанное изменение формы (круговой эффект памяти формы) в сплавах Ti — 51 % (ат.) Ni, состаренных при 400 С в течение 100 ч
...
Спонтанное изменение формы на стадиях а—в описано ниже, однако можно отметить, что оно обусловлено промежуточным фазовым превращением, тепловой гистерезис этого превращения мал, изменение формы является обратимым. Далее, если образцы погрузить в ледяную воду, то они изгибаются в обратном направлении, выпуклость снизу (рис. 2.36, г).
...
Рис. 2.36. Спонтанное изменение формы (круговой эффект памяти формы) в сплавах Ti — 51 % (ат.) Ni, состаренных при 400 С в течение 100 ч
...
чески повторяется даже при 100-кратном осуществлении цикла нагрев — охлаждение. Спонтанное изменение формы при этом температурном циклировании и представляет обратимый эффект памяти формы. В данном случае изменение формы значительно больше, чем наблюдавшееся в более ранних работах при обратимом эффекте памяти формы. Кроме того, в данном случае образцы при высокой и низкой температурах принимают одинаковую форму, но в> противоположном направлении, поэтому явление называют круговым эффектом памяти, формы [23].
...
чески повторяется даже при 100-кратном осуществлении цикла нагрев — охлаждение. Спонтанное изменение формы при этом температурном циклировании и представляет обратимый эффект памяти формы. В данном случае изменение формы значительно больше, чем наблюдавшееся в более ранних работах при обратимом эффекте памяти формы. Кроме того, в данном случае образцы при высокой и низкой температурах принимают одинаковую форму, но в> противоположном направлении, поэтому явление называют круговым эффектом памяти, формы [23].
...
чески повторяется даже при 100-кратном осуществлении цикла нагрев — охлаждение. Спонтанное изменение формы при этом температурном циклировании и представляет обратимый эффект памяти формы. В данном случае изменение формы значительно больше, чем наблюдавшееся в более ранних работах при обратимом эффекте памяти формы. Кроме того, в данном случае образцы при высокой и низкой температурах принимают одинаковую форму, но в> противоположном направлении, поэтому явление называют круговым эффектом памяти, формы [23].
...
но показано спонтанное изменение формы при нагреве и охлаждении образцов, состаренных в стесненном состоянии в течение 1 ч при разных температурах в интервале 300—600 °С. Образцы из сплава Ti — 51 % (ат.) Ni, полученные методом холодной прокатки, имеют форму узких полосок (90x3x0,2 мм) (а). В результате быстрого охлаждения после отжига для снятия наклепа образцы однофазны, Ms = — 98 °С, при комнатной температуре у образцов наблюдается псевдоупругость превращения. Хотя образцы и подвергаются заневоливанию в медной трубке с внутренним диаметром 20 мм (рис. 2.37, б)
...
В результате старения при 600 °С спонтанного изменения формы не происходит. Если образцы деформировать при низкой Т и нагревать, то форма образцов восстанавливается до формы, соответствующей состоянию, показанному на рис. 2.37, х, т.е. наблюдается однонаправленный эффект памяти формы. Это обусловлено тем, что сплавы Ti — 51% (ат.) Ni при 7">550°С являются однофазными (Ti-Ni). Образующихся при старении выделений, которые становятся концентраторами напряжений, в этом случае не существует.
...
Помимо Т старения, на спонтанное изменение формы образцов большое влияние оказывает степень стесненности ef, т.е. деформация, возникающая в поверхностном слое образцов при заневоливании. Если указанная деформация ef >1,5%, то независимо от Г старения обратимое изменение формы затруднено. В описанных ниже экспериментах старение в стесненном состоянии проводилось при ef <1,3%.
...
На рис. 2.38 приведены данные, характеризующие влияние Т старения на Т фазового превращения сплавов Ti — 51 % (ат.) Ni. Время выдержки при каждой Т составляло 1 ч, Т превращения определялась методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Из приведенных на рисунке данных видно, что в интервале от 300 °С до 500 °С промежуточное превращение (точки M's
...
но показано спонтанное изменение формы при нагреве и охлаждении образцов, состаренных в стесненном состоянии в течение 1 ч при разных температурах в интервале 300—600 °С. Образцы из сплава Ti — 51 % (ат.) Ni, полученные методом холодной прокатки, имеют форму узких полосок (90x3x0,2 мм) (а). В результате быстрого охлаждения после отжига для снятия наклепа образцы однофазны, M_s = — 98 °С, при комнатной температуре у образцов наблюдается псевдоупругость превращения. Хотя образцы и подвергаются заневоливанию в медной трубке с внутренним диаметром 20 мм (рис. 2.37,
...
На рис. 2.39 показана зависимость, характеризующая спонтанное изменение формы при нагреве (7) и охлаждении (2)
...
В процессе понижения Т можно охарактеризовать изменение формы для трех температурных интервалов: 1
...
На рис. 2.39 показана зависимость, характеризующая спонтанное изменение формы при нагреве (7) и охлаждении
...
менение формы. Можно считать, что это обусловлено изменением расположения доменов мартенсита вследствие нагрева. При 7"> As происходит быстрое восстановление формы. Это обусловлено следующими причинами. Как известно из проведенных ранее исследований двухступенчатого превращения в сплавах Ti—Ni, в процессе охлаждения промежуточное и мартенситное превращения происходят раздельно, но температурный гистерезис мартенситного превращения велик по сравнению с температурным гистерезисом промежуточного превращения, поэтому при нагреве обратное превращение просходит очень сложно. Изменение формы, происходящее при промежуточном или обратном превращении, температурный гистерезис которых мал, является почти полностью обратимым. Это изменение соответствует на рис. 2.39 области, кривые нагрева и охлаждения в которой перекрываются.
...
Влияние продолжительности старения на изменение формы и характеристики превращения. На рис. 2.40 показано влияние продолжительности старения на спонтанное изменение формы в процессе охлаждения сплавов, состаренных при постоянной температуре. Степень изменения формы, указанная по оси ординат, характеризуется отношением радиуса кривизны формы, зафиксированной при заневоливании (г
...
На рис. 2.41 показано влияние продолжительности старения на 7" превращения. После старения при 500 °С в течение 900 с (рис. 2.41, а) температура начала мартенситного превращения М повышается, кроме того, наблюдается промежуточное превращение, определяемое М'$.
...
тельно, происходит двухступенчатое превращение. При обратном превращении определяются только точки Ag и Af,
...
а следовательно, исчезают концентраторы напряжений, которые обеспечивают регулирование промежуточного и мартенситного превращений при охлаждении.
...
Из описанных выше результатов ясно, что для того, чтобы получить большое спонтанное изменение формы при циклическом нагреве и охлаждении сплава Ti — 51 % (ат.) Ni, состаренного в стесненном состоянии, необходимо, чтобы деформация при заневоливании была не более 1,3 %, а продолжительность старения при 500 °С ~1 ч, при 400 °С — ~ 100 ч. Из данных, приведенных на рис. 2.40 и 2.41, ясно, что путем
...
изменения условий старения можно регулировать степень изменения формы, а также температурный интервал, в котором происходит превращение, т.е. температуру превращения.
...
Изменение формы под напряжением. Сплавы, проявляющие какой-либо эффект — однонаправленный или обратимый эффект памяти формы, псевдоупругость превращения, часто применяются в условиях воздействия напряжения. Следовательно, даже для использования кругового эффекта формы большое практическое значение имеет
...
Рис. 2.42. Спонтанный эффект памяти формы под действием нагрузки, приложенной в обратном направлении; старение при 400 С, 5 ч; е
...
а следовательно, исчезают концентраторы напряжений, которые обеспечивают регулирование промежуточного и мартенситного превращений при охлаждении.
...
исследование характеристик изменения формы под напряжением. На рис. 2.42 показан пример, иллюстрирующий восстановление формы при приложении нагрузки противоположного направления по отношению к направлению, при котором произошло спонтанное изменение формы образцов 10X100X0,3 мм при нагреве или охлаждении.
...
Из результатов, описанных в предыдущем разделе, известно, что если осуществлять старение в указанных условиях, то промежуточное превращение при охлаждении завершается вблизи комнатной температуры, образцы приобретают почти прямолинейную форму. При дальнейшем охлаждении в результате изменения расположения доменов промежуточной фазы и мартенситного превращения кривизна образцов изменяется на обратную. Однако если периодически изменять направление приложения нагрузки, то при этом трудно охлаждать образцы. Поэтому характеристики превращения исследовались в интервале 7* > >
...
Величины ан и ас, характеризующие степень восстановления формы при нагреве и охлаждении под нагрузкой, определяются по формулам: ан ={LLT{0)
...
исследование характеристик изменения формы под напряжением. На рис. 2.42 показан пример, иллюстрирующий восстановление формы при приложении нагрузки противоположного направления по отношению к направлению, при котором произошло спонтанное изменение формы образцов 10X100X0,3 мм при нагреве или охлаждении.
...
положенного двойникованного мартенсита, который можно наблюдать в однофазных образцах. Кристаллы мартенсита в данном случае растут вокруг частиц выделений. Мартенсит содержит дефекты упаковки в плоскости (001) м, что подтверждается наличием тяжей в направлении (с) на электроногрзмме на рис. 2.43, б. Кроме того, на электронограм-ме обнаруживаются сверхструктурные рефлексы типа 1/3, вызванные образованием промежуточной фазы. Следовательно, в образцах сосуществуют мартенситная и промежуточная фазы. Сверхструктурные рефлексы типа 1/3, обусловленные образованием промежуточной фазы, обнаруживаются только в характеристическом направлении < 110 > фазы В2. Это показывает, что домены промежуточной фазы изменяют свое расположение вследствие деформации на границах раздела выделений и матрицы.
...
Описанные результаты свидетельствуют, что в сплавах Ti — 51 % (ат.) Ni дисперсные частицы выделений, образующиеся в результате старения, оказывают большое влияние на форму кристаллитов промежуточной и мартенситной фаз и создают поле внутренних напряжений, достаточное для того, чтобы вызвать спонтанное изменение формы. В настоящее время состав этих дисперсных частиц выделений определен как TinNi]4. Кристаллическая структура относится к кубической сингонии с семислойной структурой [25].
...
Как указано в предыдущем разделе, эффект памяти формы известен довольно давно, в 50-х годах его впервые наблюдали на сплаве Au — Cd. Однако возможность практического применения эффекта памяти формы была установлена только тогда, когда в 1963 г. этот эффект был обнаружен в сплаве Ti — Ni. Это обусловлено тем, что сплав Ti — Ni имеет комплекс свойств, делающий его пригодным для практического применения — прочность, пластичность, коррозионную стойкость. Позже эффект памяти формы был обнаружен во многих сплавах — Си — AI —
...
положенного двойникованного мартенсита, который можно наблюдать в однофазных образцах. Кристаллы мартенсита в данном случае растут вокруг частиц выделений. Мартенсит содержит дефекты упаковки в плоскости (001) м, что подтверждается наличием тяжей в направлении (с) на электроногрзмме на рис. 2.43, б. Кроме того, на электронограм-ме обнаруживаются сверхструктурные рефлексы типа 1/3, вызванные образованием промежуточной фазы. Следовательно, в образцах сосуществуют мартенситная и промежуточная фазы. Сверхструктурные рефлексы типа 1/3, обусловленные образованием промежуточной фазы, обнаруживаются только в характеристическом направлении < 110 > фазы В2. Это показывает, что домены промежуточной фазы изменяют свое расположение вследствие деформации на границах раздела выделений и матрицы.
...
Описанные результаты свидетельствуют, что в сплавах Ti — 51 % (ат.) Ni дисперсные частицы выделений, образующиеся в результате старения, оказывают большое влияние на форму кристаллитов промежуточной и мартенситной фаз и создают поле внутренних напряжений, достаточное для того, чтобы вызвать спонтанное изменение формы. В настоящее время состав этих дисперсных частиц выделений определен как TinNi]4. Кристаллическая структура относится к кубической сингонии с семислойной структурой [25].
...
Как указано в предыдущем разделе, эффект памяти формы известен довольно давно, в 50-х годах его впервые наблюдали на сплаве Au — Cd. Однако возможность практического применения эффекта памяти формы была установлена только тогда, когда в 1963 г. этот эффект был обнаружен в сплаве Ti — Ni. Это обусловлено тем, что сплав Ti — Ni имеет комплекс свойств, делающий его пригодным для практического применения — прочность, пластичность, коррозионную стойкость. Позже эффект памяти формы был обнаружен во многих сплавах — Си — AI —
...
Рис. 2.43. Структура (а) и микроэпектронограмма (б) при -173 °С сплава Ti -51 % (ат.) Ni, состаренного при 400 °С 4 ч
...
Ni, Си - Zn - Al, Fe3Pt, Ni - Al, Ag - Cd, Си - Sn. Однако установлено, что свойства, делающие возможным практическое применение сплавов, кроме сплава Ti — Ni, имеют только сплавы на основе Си. С середины 70-х годов эти сплавы привлекли внимание в качестве новых специальных материалов. В настоящее время рассматривается возможность использования эффекта памяти формы во многих отраслях промышленности, поэтому важным фактором стала экономичность производства сплавов. В связи с этим стало желательным вместо дорогих сплавов Ti — Ni использовать сплавы на основе Си, стоимость которых составляет около 1/10 стоимости сплавов Ti — Ni.
...
Изготовление монокристаллов из сплавов на основе Си не вызывает трудностей. Применяя для систематических исследований монокристаллические образцы, в этих сплавах изучены [26—28] эффект памяти формы и механизм псевдоупругости. Однако в настоящее время в связи с переходом от лабораторных исследований к практическому применению возникли новые материаловедческие проблемы [29], которые необходимо исследовать для практического внедрения сплавов. Они связаны со стабильностью эффекта памяти формы при термическом циклировании и циклической деформации, с усталостной и длительной прочностью, пластичностью, способами измельчения зерен, влиянием старения и многими другими факторами [29—32].
...
В настоящем разделе прежде всего рассматриваются типы сплавов с эффектом памяти формы на основе Си в связи с диаграммами состояния, исследуются их температуры превращения, описываются требования к выбору сплавов. Затем последовательно рассматривается современное состояние исследований материаловедческих проблем, которые, как указано выше, должны быть решены перед практическим применением сплавов на основе Си, и обсуждаются направления разработки материалов.
...
Среди большого числа сплавов с эффектом памяти формы наибольшую группу составляют сплавы на основе Си. В табл. 2.2 указаны типы сплавов на основе Си, имеющие полный эффект памяти формы, и приведены их физические свойства.
...
Для практического применения можно указать трехкомпонентные сплавы на основе Си — AI и Си — Zn. Сплавы с добавкой четвертого легирующего компонента разрабатываются для получения мелкозернистых образцов. Их основные свойства не отличаются от свойств трех-компонентных сплавов. Наиболее подробно исследованы сплавы Си — Al — Ni и Си — Zn — Al. Их используют для разработки промышленных сплавов, поэтому ниже рассмотрены соответствующие диаграммы состояния, кристаллическая структура и методы определения температуры превращения.
...
Ni, Си - Zn - Al, Fe3Pt, Ni - Al, Ag - Cd, Си - Sn. Однако установлено, что свойства, делающие возможным практическое применение сплавов, кроме сплава Ti — Ni, имеют только сплавы на основе Си. С середины 70-х годов эти сплавы привлекли внимание в качестве новых специальных материалов. В настоящее время рассматривается возможность использования эффекта памяти формы во многих отраслях промышленности, поэтому важным фактором стала экономичность производства сплавов. В связи с этим стало желательным вместо дорогих сплавов Ti — Ni использовать сплавы на основе Си, стоимость которых составляет около 1/10 стоимости сплавов Ti — Ni.
...
Изготовление монокристаллов из сплавов на основе Си не вызывает трудностей. Применяя для систематических исследований монокристаллические образцы, в этих сплавах изучены [26—28] эффект памяти формы и механизм псевдоупругости. Однако в настоящее время в связи с переходом от лабораторных исследований к практическому применению возникли новые материаловедческие проблемы [29], которые необходимо исследовать для практического внедрения сплавов. Они связаны со стабильностью эффекта памяти формы при термическом циклировании и циклической деформации, с усталостной и длительной прочностью, пластичностью, способами измельчения зерен, влиянием старения и многими другими факторами [29—32].
...
В настоящем разделе прежде всего рассматриваются типы сплавов с эффектом памяти формы на основе Си в связи с диаграммами состояния, исследуются их температуры превращения, описываются требования к выбору сплавов. Затем последовательно рассматривается современное состояние исследований материаловедческих проблем, которые, как указано выше, должны быть решены перед практическим применением сплавов на основе Си, и обсуждаются направления разработки материалов.
...
Среди большого числа сплавов с эффектом памяти формы наибольшую группу составляют сплавы на основе Си. В табл. 2.2 указаны типы сплавов на основе Си, имеющие полный эффект памяти формы, и приведены их физические свойства.
...
Для практического применения можно указать трехкомпонентные сплавы на основе Си — AI и Си — Zn. Сплавы с добавкой четвертого легирующего компонента разрабатываются для получения мелкозернистых образцов. Их основные свойства не отличаются от свойств трех-компонентных сплавов. Наиболее подробно исследованы сплавы Си — Al — Ni и Си — Zn — Al. Их используют для разработки промышленных сплавов, поэтому ниже рассмотрены соответствующие диаграммы состояния, кристаллическая структура и методы определения температуры превращения.
...
Ni, Си - Zn - Al, Fe₃Pt, Ni - Al, Ag - Cd, Си - Sn. Однако установлено, что свойства, делающие возможным практическое применение сплавов, кроме сплава Ti — Ni, имеют только сплавы на основе Си. С середины 70-х годов эти сплавы привлекли внимание в качестве новых специальных материалов. В настоящее время рассматривается возможность использования эффекта памяти формы во многих отраслях промышленности, поэтому важным фактором стала экономичность производства сплавов. В связи с этим стало желательным вместо дорогих сплавов Ti — Ni использовать сплавы на основе Си, стоимость которых составляет около 1/10 стоимости сплавов Ti — Ni.
...
Таблица 2.2. Классификация и свойства сплавов на основе Си, имеющих полный эффект памяти формы
...
При увеличении концентрации алюминия в двухкомпонентной системе Си — AI даже при закалке с очень высокой скоростью охлаждения невозможно предотвратить выделение 7
...
разные мартенситные фазы. Со стороны алюминия могут образоваться
...
Трехкомпонентные сплавы на основе Си — Zn являются сравнительно пластичными, интеркристаллитное разрушение в них затруднено, поэтому в настоящее время только они из группы медных сплавов и находят практическое применение. В общем в качестве сплавов с эффектом памяти формы применяются трехкомпонентные сплавы с добавками AI, Ge, Si, Sn, Be. Одной из причин этого является то, что в области составов /3-фазы, в которой в двухкомпонентных сплавах Си — Zn (рис. 2.46) происходит термоупругое мартенситное превращение, Т превращения понижается до слишком низкой, поэтому необходимо регулировать Т превращения путем добавки третьего элемента. На рис. 2.47 по-
...
Рис. 2.47. Вертикальный разрез трехкомпонентной диаграммы состояния Си — Zn - Al при 6 % (по массе) Al 136]
...
Трехкомпонентные сплавы на основе Си — Zn являются сравнительно пластичными, интеркристаллитное разрушение в них затруднено, поэтому в настоящее время только они из группы медных сплавов и находят практическое применение. В общем в качестве сплавов с эффектом памяти формы применяются трехкомпонентные сплавы с добавками AI, Ge, Si, Sn, Be. Одной из причин этого является то, что в области составов /3-фазы, в которой в двухкомпонентных сплавах Си — Zn (рис. 2.46) происходит термоупругое мартенситное превращение, Т превращения понижается до слишком низкой, поэтому необходимо регулировать Т превращения путем добавки третьего элемента. На рис. 2.47 по-
...
Рис. 2.47. Вертикальный разрез трехкомпонентной диаграммы состояния Си — Zn - Al при 6 % (по массе) Al 136]
...
отметить, что при увеличении концентрации никеля границы области /3-фазы и области (/3 +
...
казан вертикальный разрез диаграммы состояния трехкомпонентной системы Си — Zn — Al при 6 % (по массе) AI. Из рисунка видно, что область 0
...
В сплавах Си — Zn — Al, как и в сплавах Си — Al — Ni, распад высокотемпературной фазы не происходит. При быстром охлаждении высокотемпературной 0
...
Регулирование Т превращения. Температура превращения сплавов с эффектом памяти формы в общем зависит от состава и скорости закалки. Даже в слитках с одинаковым расчетным составом указанная температура различна из-за отклонений состава в каждом слитке. При незначительном изменении состава температура превращения может меняться весьма существенно. Это дает возможность получить образцы с любой заданной температурой превращения, если правильно регулировать процесс изготрвления образцов.
...
На рис. 2.48-приведен [36, 37] пример, иллюстрирующий зависимость Т превращения от состава сплава Си — Zn — Al. Слева на диаграмме Си — Zn — Al указана область составов рассматриваемых трехкомпо-нентных сплавов. Зачерненная область соответствует интервалу составов, для которых измеряли температуры превращения, указанные справа.
...
Из приведенных на рисунке данных ясно, что при небольшом изменении состава Т превращения существенно изменяется. На рис. 2.49 показан [38] пример, характеризующий рассматриваемое соотношение для сплава Си — Al — Ni. 7" превращения этого сплава особенно чувствительна к концентрации алюминия. На рисунке показано соотношение между температурой превращения и концентрацией алюминия для сплава, содержащего 4 % (ат.) Ni. Образцы закаливались от 1000 °С в ледяную воду. Прямые линии представляют средние величины для более 50 монокристаллических и поликристаллических образцов, разброс температур превращения для каждого состава составляет около 20—30 °С. Температуры всех превращений уменьшаются с увеличением концентрации AI, причем все прямые, характеризующие указанную зависимость, имеют почти одинаковый наклон. Поэтому можно считать, что температурный
...
казан вертикальный разрез диаграммы состояния трехкомпонентной системы Си — Zn — Al при 6 % (по массе) AI. Из рисунка видно, что область 0
...
В сплавах Си — Zn — Al, как и в сплавах Си — Al — Ni, распад высокотемпературной фазы не происходит. При быстром охлаждении высокотемпературной 0
...
казан вертикальный разрез диаграммы состояния трехкомпонентной системы Си — Zn — Al при 6 % (по массе) AI. Из рисунка видно, что область
...
гистерезис превращения является почти одинаковым. Хотя монокристаллические и поликристаллические образцы изготавливали из одних и тех же слитков, температуры превращения образцов различаются. Температура превращения Ms монокристаллических образцов приблизительно
...
Рис. 2.49. Зависимость температуры превращения в сплавах Си — <х-А1 — 4 % (по массе I Ni от концентрации алюминия | 38] (отжиг для получения твердого раствора при 1000 °С, затем закалка в ледяной воде)
...
гистерезис превращения является почти одинаковым. Хотя монокристаллические и поликристаллические образцы изготавливали из одних и тех же слитков, температуры превращения образцов различаются. Температура превращения Ms монокристаллических образцов приблизительно
...
Рис. 2.49. Зависимость температуры превращения в сплавах Си — <х-А1 — 4 % (по массе I Ni от концентрации алюминия | 38] (отжиг для получения твердого раствора при 1000 °С, затем закалка в ледяной воде)
...
гистерезис превращения является почти одинаковым. Хотя монокристаллические и поликристаллические образцы изготавливали из одних и тех же слитков, температуры превращения образцов различаются. Температура превращения Ms монокристаллических образцов приблизительно
...
на 20 °С выше, чем температура превращения поликристаллических образцов. Можно считать, что это обусловлено смещением температуры начала превращения в поликристаллических образцах в сторону более низких температур из-за эффекта стесненности [39—41] между кристаллическими зернами.
...
Никель оказывает не такое сильное действие, как алюминий, однако изменение концентрации Ni также приводит к изменению температуры превращения. В табл. 2.3 приведено [42] изменение 7" превращения в сплавах с постоянным содержанием AI в зависимости от содержания Ni.
...
превращения (°С) сплавов Си — Al — Ni (образцы подвергались обработке для получения твердого раствора при 920 °С и закаливались в воде)
...
на 20 °С выше, чем температура превращения поликристаллических образцов. Можно считать, что это обусловлено смещением температуры начала превращения в поликристаллических образцах в сторону более низких температур из-за эффекта стесненности [39—41] между кристаллическими зернами.
...
сплава Си — Al — Ni (образцы подвергались обработке для получения твердого раствора и закалке; скорость охлаждения изменялась путем изменения температуры закаливающей среды
...
Типичным примером, характеризующим деформационное поведение монокристаллов, являются результаты исследования сплава Си — AI — Ni- На рис 2.50 показаны [44] кривые напряжение — деформация, полученные при растяжении монокристаллических образцов сплава [% (по массе)] Си — 14,5 AI — 4,4 Ni в широком интервале температур, включающем 7" превращения. При Т < М$ перед деформацией существует термически равновесная мартенситная у-фаза. Миграция поверхности раздела мартенситной и исходной фаз или двойниковой границы внутри мартенситных кристаллов обусловливает механизм деформации при низких напряжениях. Поэтому на кривых не наблюдается области упругой деформации и легко происходит пластическая деформация. В интервале М$ — Af наблюдается область упругой деформации исходной фазы до того, как под действием напряжений образуется мартенситная
...
-фаза. В тот момент, когда напряжения вызывают образование мартенсита, происходит значительное падение • спряжений. Это явление связано с механизмом образования мартенситной
...
-фазы. Она образуется мгновенно в большом объеме, при этом высвобождается большая энергия деформации и происходит значительная релаксация напряжений. При Т < Af при снятии нагрузки деформация сохраняется частично или полностью, однако затем при нагреве происходит полный возврат деформации. В связи с этим восстанавливается форма, то есть сплавы проявляют эффект памяти формы. При 7" > Af мартенситная /З^-фаза образуется под действием напряжений, поэтому при этих температурах (рис. 2.50) большого падения напряжений не происходит, однако вблизи точки
...
Рис. 2.50. Деформационное поведение монокристаллов сплавов Си — Al — (Mi |44]-
...
Хотя трехкомпонентные сплавы на основе Си — Zn демонстрируют почти такое же деформационное поведение, как и монокристаллы сплава Си — Al — Ni, существенным различием является то, что в сплавах Си — Al — Ni деформация скольжением затруднена и совершенный эффект памяти формы или псевдоупругость проявляются до напряжения ~ 600 МПа. В отличие от этого в других трехкомпонентных сплавах на основе Си — Zn указанные эффекты наблюдаются до чрезвычайно низких напряжений, < 200 МПа.
...
На рис. 2.51 показаны кривые напряжение — деформация, иллюстрирующие деформационное поведение поликристаллических образцов сплава Си — Al — Ni [45]. Хотя в температурной области ниже точки М$ поликристаллических образцов и наблюдается упругая деформация в мартенситном состоянии (см. рис. 2.51, а), но миграция поверхностей раздела между мартенситными фазами или двойниковых границ внутри кристаллов мартенсита происходит с большим трудом, чем в монокристаллических образцах. Можно считать, что причиной этого является [39, 40] взаимное стеснение кристаллических зерен. В температурной области выше точки Ms напряжение образования мартенсита, как и в
...
A_f в процессе деформации мартенситной 01-фазы образуется мартенситная
...
Сплавы Си — Zn даже в поли кристаллическом состоянии довольно пластичны, они наиболее перспективны для практического применения по сравнению с другими медными сплавами. Действительно, за рубежом уже разработаны изделия из сплавов Си — Zn — Al.
...
На рис 2.52 показаны кривые напряжение — деформация, характеризующие деформационное поведение сплавов Си — Zn — Si. Видно, что наряду с почти совершенным эффектом памяти формы сплавы проявляют [46] совершенную пседоу пру гость в интервале напряжений порядка 200 МПа. Если деформировать образцы при напряжениях выше указанных, то независимо от температурной области выше точки Af (деформация при 180°С или 220 °С) даже при снятии нагрузки форма не восстанавливается полностью до исходной, наблюдается остаточная деформация. Причиной этого является постоянная деформация, возникающая вследствие скольжения. В трех компонентных сплавах на основе Си — Zn скольжение происходит легко, это вызывает релаксацию напря-
...
случае монокристаллических образцов, повышается с увеличением Г (см. рис. 2.51, б,
...
жений, концентрирующихся на границах зерен, в результате чего до некоторой степени предотвращается образование трещин.
...
Как указано выше, в сплавах на основе Си границы зерен являются местами концентрации напряжений и служат причиной деформации скольжением и интеркристаллитного разрушения. Если подвергать образцы циклической деформации в условиях, в которых при однократном деформировании наблюдается кажущееся полное восстановление формы, то деформация скольжения накапливается, в результате чего изменяется вид кривых напряжение — деформация. При увеличении числа циклов нагружения в конце концов происходит усталостное разрушение. Почти во всех случаях оно является интеркристаллитным разрушением. Таким образом, важной проблемой является необходимость определения различных механических свойств сплавов на основе меди с целью их практического применения. Эта проблема подробно рассматривается ниже.
...
В большом числе примеров [47—53] практического использования эффекта памяти формы используется циклическое повторение прямого и обратного превращений. Характеристики эффекта памяти формы изменяются при термоциклировании или при циклическом деформировании, в связи с этим важной проблемой является стабильность свойств сплавов в процессе эксплуатации. Изменение свойств в процессе экс-платации происходит и в результате старения при 7" < Т эксплуатации. Этот вопрос подробно рассматривается в разд. 2.2. Ниже рассматривается изменение характеристик эффекта памяти формы и причины этого изменения при термоциклировании и циклическом нагружении.
...
Влияние термоциклировании. Как показано на рис. 2.53, если сплав [% (по массе)] Си - 21,3 Zn - 6,0 Al поочередно выдерживать в изотермическом резервуаре при -45 °С и при 25 °С в течение 1 мин, то наблюдается [54] изменение кривых электросопротивление — температу-
...
Рис. 2.53. Влияние термоциклирования на кривые электросопротивление — температура сплава Си — Zn — Al (цифры на рисунке обозначают число термических циклов)
...
жений, концентрирующихся на границах зерен, в результате чего до некоторой степени предотвращается образование трещин.
...
Как указано выше, в сплавах на основе Си границы зерен являются местами концентрации напряжений и служат причиной деформации скольжением и интеркристаллитного разрушения. Если подвергать образцы циклической деформации в условиях, в которых при однократном деформировании наблюдается кажущееся полное восстановление формы, то деформация скольжения накапливается, в результате чего изменяется вид кривых напряжение — деформация. При увеличении числа циклов нагружения в конце концов происходит усталостное разрушение. Почти во всех случаях оно является интеркристаллитным разрушением. Таким образом, важной проблемой является необходимость определения различных механических свойств сплавов на основе меди с целью их практического применения. Эта проблема подробно рассматривается ниже.
...
В большом числе примеров [47—53] практического использования эффекта памяти формы используется циклическое повторение прямого и обратного превращений. Характеристики эффекта памяти формы изменяются при термоциклировании или при циклическом деформировании, в связи с этим важной проблемой является стабильность свойств сплавов в процессе эксплуатации. Изменение свойств в процессе экс-платации происходит и в результате старения при 7" < Т эксплуатации. Этот вопрос подробно рассматривается в разд. 2.2. Ниже рассматривается изменение характеристик эффекта памяти формы и причины этого изменения при термоциклировании и циклическом нагружении.
...
Влияние термоциклировании. Как показано на рис. 2.53, если сплав [% (по массе)] Си - 21,3 Zn - 6,0 Al поочередно выдерживать в изотермическом резервуаре при -45 °С и при 25 °С в течение 1 мин, то наблюдается [54] изменение кривых электросопротивление — температу-
...
Рис. 2.53. Влияние термоциклирования на кривые электросопротивление — температура сплава Си — Zn — Al (цифры на рисунке обозначают число термических циклов)
...
жений, концентрирующихся на границах зерен, в результате чего до некоторой степени предотвращается образование трещин.
...
Полученные результаты проверялись с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии, при этом также определялось изменение Т превращения. На рис 2.54 схематично показано изменение характера
...
Рис. 2.54. Влияние термоциклирования на кривую дифференциальной сканирующей калориметрии сплавов Си — Zn — Al," 1
...
кривой, полученной с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и указаны температуры различных превращений [55]. Сплошными линиями показаны результаты измерений после одного термичес-
...
pa. На рис. 2.53 представлены результаты, полученные при охлаждении (а) и нагреве
...
кого цикла, штриховыми линиями — после 20 термических циклов. Изменение различных температур превращения при термоциклировании показано на рис. 2.55 (а—в)
...
кого цикла, штриховыми линиями — после 20 термических циклов. Изменение различных температур превращения при термоциклировании показано на рис. 2.55 (а—
...
скольжением при прямом и обратном превращениях становится затруднительной. Плотность дислокаций при этом становится почти постоянной, поэтому изменение Т превращения является не особенно большим. В связи с этим если перед применением сплава с эффектом памяти формы провести тренировку по описанному режиму, то сплав приобретает стабильные свойства. Если, как указано выше, влияние термоциклирования обусловлено возникновением дислокационной структуры, то можно считать, что влияние термоциклирования сплава Си — Al — Ni проявляется с большим трудом по сравнению со сплавом Си — Zn — Al из-за болеее высокого напряжения течения.
...
Влияние циклической деформации. В случае периодического использования эффекта памяти формы циклически повторяется процесс восстановления формы при нагреве, затем вновь происходит деформация в процессе охлаждения. При этом в зависимости от приложенного напряжения степень восстановления формы уменьшается при увеличении числа циклов деформации. Кроме того, в случае использования эффекта псевдоупругости деформация осуществляется при более высоких напряжениях, чем при использовании эффекта памяти формы. Условия в этом случае также неблагоприятны с точки зрения сохранения сплавом стабильных свойств.
...
На рис. 2.57 показано [57] изменение кривой напряжение — деформация при циклическом деформировании поликристаллических образцов из сплава Си — Zn — Sn. Если превращение начинается при однократной деформации, то имеется область, в которой деформация осуществляется при почти постоянном напряжении. После двукратного нагру-жения деформация развивается при монотонном увеличении напряжения.-Это обусловлено следующей причиной. Несмотря на то, что при однократном нагружении деформация происходит при Т
...
Рис. 2.57. Изменение кривой напряжение — деформация поликристаллических образцов сплава Си — Zn — Sn, обусловленное циклической деформацией (57];
...
скольжением при прямом и обратном превращениях становится затруднительной. Плотность дислокаций при этом становится почти постоянной, поэтому изменение Т превращения является не особенно большим. В связи с этим если перед применением сплава с эффектом памяти формы провести тренировку по описанному режиму, то сплав приобретает стабильные свойства. Если, как указано выше, влияние термоциклирования обусловлено возникновением дислокационной структуры, то можно считать, что влияние термоциклирования сплава Си — Al — Ni проявляется с большим трудом по сравнению со сплавом Си — Zn — Al из-за болеее высокого напряжения течения.
...
Влияние циклической деформации. В случае периодического использования эффекта памяти формы циклически повторяется процесс восстановления формы при нагреве, затем вновь происходит деформация в процессе охлаждения. При этом в зависимости от приложенного напряжения степень восстановления формы уменьшается при увеличении числа циклов деформации. Кроме того, в случае использования эффекта псевдоупругости деформация осуществляется при более высоких напряжениях, чем при использовании эффекта памяти формы. Условия в этом случае также неблагоприятны с точки зрения сохранения сплавом стабильных свойств.
...
На рис. 2.57 показано [57] изменение кривой напряжение — деформация при циклическом деформировании поликристаллических образцов из сплава Си — Zn — Sn. Если превращение начинается при однократной деформации, то имеется область, в которой деформация осуществляется при почти постоянном напряжении. После двукратного нагру-жения деформация развивается при монотонном увеличении напряжения.-Это обусловлено следующей причиной. Несмотря на то, что при однократном нагружении деформация происходит при Т
...
скольжением при прямом и обратном превращениях становится затруднительной. Плотность дислокаций при этом становится почти постоянной, поэтому изменение Т превращения является не особенно большим. В связи с этим если перед применением сплава с эффектом памяти формы провести тренировку по описанному режиму, то сплав приобретает стабильные свойства. Если, как указано выше, влияние термоциклирования обусловлено возникновением дислокационной структуры, то можно считать, что влияние термоциклирования сплава Си — Al — Ni проявляется с большим трудом по сравнению со сплавом Си — Zn — Al из-за болеее высокого напряжения течения.
...
нагружения мартенсит возникает при более низком внешнем напряжении и область упругой деформации сокращается. Постепенное увеличение напряжения в процессе образования мартенситной фазы обусловлено тем, что поле внутренних напряжений различно в разных местах образца. Это поле, понижающее напряжение возникновения мартенсита, может содействовать образованию мартенсита и при термическом мартенситном превращении, что приводит к изменению точки М$.
...
В общем случае в трехкомпонентных сплавах на основе Си — Zn напряжение начала движения дислокаций низкое, поэтому деформация скольжением осуществляется легко. Однако в сплавах Си — Al — Ni напряжение сдвига почти в три раза превышает таковое в сплавах Си — Zn — Al. Можно считать, что из-за этого сплавы Си — Al — Ni являются стабильными по отношению к циклической деформации. На рис. 2.5В показаны кривые напряжение — деформация при циклическом нагружен и и поликристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni [58] при Т
...
Рис. 2.58. Изменение кривой напряжение — деформация поликристаллических образцов сплава Си — Al — Ni, обусловленное циклической деформацией; цифры у кривых — число циклов
...
нагружения мартенсит возникает при более низком внешнем напряжении и область упругой деформации сокращается. Постепенное увеличение напряжения в процессе образования мартенситной фазы обусловлено тем, что поле внутренних напряжений различно в разных местах образца. Это поле, понижающее напряжение возникновения мартенсита, может содействовать образованию мартенсита и при термическом мартенситном превращении, что приводит к изменению точки М$.
...
В общем случае в трехкомпонентных сплавах на основе Си — Zn напряжение начала движения дислокаций низкое, поэтому деформация скольжением осуществляется легко. Однако в сплавах Си — Al — Ni напряжение сдвига почти в три раза превышает таковое в сплавах Си — Zn — Al. Можно считать, что из-за этого сплавы Си — Al — Ni являются стабильными по отношению к циклической деформации. На рис. 2.5В показаны кривые напряжение — деформация при циклическом нагружен и и поликристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni [58] при Т
...
нагружения мартенсит возникает при более низком внешнем напряжении и область упругой деформации сокращается. Постепенное увеличение напряжения в процессе образования мартенситной фазы обусловлено тем, что поле внутренних напряжений различно в разных местах образца. Это поле, понижающее напряжение возникновения мартенсита, может содействовать образованию мартенсита и при термическом мартенситном превращении, что приводит к изменению точки
...
Если предположить, что хрупкость сплавов Си — Al — Ni обусловлена концентрацией напряжений, образующихся на границах зерен, то можно ожидать, что свойства монокристаллических образцов, не содержащих границ зерен, окажутся стабильными. На рис. 2.59 приведены
...
Рис. 2.59. Изменение кривой напряжение — деформация монокристаллических образцов сплава Си — Al — Ni; цифры у кривых — число циклов
...
результаты [59], полученные при циклической псевдоупругой деформации монокристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni при Т > >
...
В сплавах Си — Zn, у которых заметно изменяются кривые напряжение — деформация в процессе циклического нагружения, легко происходит деформация скольжением, которая является причиной указанных изменений. В результате этого предотвращается образование трещин и увеличивается долговечность до разрушения по сравнению со сплавами Си — Ai — Ni- В связи с этим сплавы Си — Zn становятся пригодными для практического применения, однако их следует использовать при возможно низких напряжениях из-за необходимости обеспечения стабильности свойств в процессе циклической деформации. Следует отметить, что первоначально эффект циклической деформации оказывает очень большое влияние на форму кривой напряжение — деформация, однако при
...
Если предположить, что хрупкость сплавов Си — Al — Ni обусловлена концентрацией напряжений, образующихся на границах зерен, то можно ожидать, что свойства монокристаллических образцов, не содержащих границ зерен, окажутся стабильными. На рис. 2.59 приведены
...
Рис. 2.59. Изменение кривой напряжение — деформация монокристаллических образцов сплава Си — Al — Ni; цифры у кривых — число циклов
...
результаты [59], полученные при циклической псевдоупругой деформации монокристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni при Т > >
...
зерен образуются трещины. Они непосредственно приводят к интеркрис-таллитному разрушению.
...
увеличении числа циклов нагружения возникает устойчивое состояние-Поэтому если перед применением сплава провести тренировку, то можно обеспечить практически стабильные свойства. У наиболее пригодных для практического применения сплавов Ti — Ni в результате тренировки получаются [60] чрезвычайно стабильные псевдоупругие свойства. Наряду с изменением свойств при циклической деформации усталостная долговечность также определяет возможности применения сплавов и является важной проблемой, которая рассматривается ниже.
...
При циклической деформации образец в конце концов разрушается, поэтому прогнозирование усталостной долговечности, установление факторов, оказывающих влияние на долговечность и разработка способов улучшения долговечности являются важной проблемой с точки зрения практического применения сплавов.
...
Усталостная долговечность сильно зависит от схемы циклического нагружения. Кроме того, в том случае, когда поверхность раздела исходной и мартенситной фаз, поверхность раздела мартенситных кристаллов с различной ориентировкой или границы зерен кристаллов участвуют в деформации, усталостная долговечность в сильной степени зависит от этих факторов. Чтобы исследовать влияние указанных факторов, была определена усталостная долговечность поликристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni составов А, В и С (рис. 2.60) [61]. Точка М$ у этих сплавов составляла -93 °С (А),
...
Сопротивление усталости образцов А, которые деформируются в упругой области, наибольшее, у образцов В — наименьшее. Это показыв'а-
...
увеличении числа циклов нагружения возникает устойчивое состояние-Поэтому если перед применением сплава провести тренировку, то можно обеспечить практически стабильные свойства. У наиболее пригодных для практического применения сплавов Ti — Ni в результате тренировки получаются [60] чрезвычайно стабильные псевдоупругие свойства. Наряду с изменением свойств при циклической деформации усталостная долговечность также определяет возможности применения сплавов и является важной проблемой, которая рассматривается ниже.
...
увеличении числа циклов нагружения возникает устойчивое состояние-Поэтому если перед применением сплава провести тренировку, то можно обеспечить практически стабильные свойства. У наиболее пригодных для практического применения сплавов Ti — Ni в результате тренировки получаются [60] чрезвычайно стабильные псевдоупругие свойства. Наряду с изменением свойств при циклической деформации усталостная долговечность также определяет возможности применения сплавов и является важной проблемой, которая рассматривается ниже.
...
ет, что, когда происходит мартенситное превращение под действием напряжений, усталостные свойства значительно ухудшаются. Причиной, обусловливающей разрушение в этом случае, можно считать концентрацию напряжений, образующихся в связи с необходимостью обеспечить когерентность деформации превращения на границах зерен или на поверхности раздела исходной и мартенситной фаз. Если с помощью РЭМ' исследовать излом образца В,
...
Можно ожидать, что хотя образование мартенсита и связано с возникновением напряжений, но у монокристаллических образцов, в которых нет границ зерен, долговечность окажется более высокой, чем у поликристаллических образцов, результаты испытаний которых описаны выше. Однако при циклическом приложении псевдоупругой деформации разрушение монокристаллических образцов при 24 °С происходит при 256 циклах нагружения (рис. 2.62). Если образцы такого же состава
...
Рис. 2.61. Микроструктура пол и кристаллически го образца сплава Си — Zn — Al после интеркристаллитного разрушения в результате усталости
...
ет, что, когда происходит мартенситное превращение под действием напряжений, усталостные свойства значительно ухудшаются. Причиной, обусловливающей разрушение в этом случае, можно считать концентрацию напряжений, образующихся в связи с необходимостью обеспечить когерентность деформации превращения на границах зерен или на поверхности раздела исходной и мартенситной фаз. Если с помощью РЭМ' исследовать излом образца В,
...
Можно ожидать, что хотя образование мартенсита и связано с возникновением напряжений, но у монокристаллических образцов, в которых нет границ зерен, долговечность окажется более высокой, чем у поликристаллических образцов, результаты испытаний которых описаны выше. Однако при циклическом приложении псевдоупругой деформации разрушение монокристаллических образцов при 24 °С происходит при 256 циклах нагружения (рис. 2.62). Если образцы такого же состава
...
Рис. 2.61. Микроструктура пол и кристаллически го образца сплава Си — Zn — Al после интеркристаллитного разрушения в результате усталости
...
ет, что, когда происходит мартенситное превращение под действием напряжений, усталостные свойства значительно ухудшаются. Причиной, обусловливающей разрушение в этом случае, можно считать концентрацию напряжений, образующихся в связи с необходимостью обеспечить когерентность деформации превращения на границах зерен или на поверхности раздела исходной и мартенситной фаз. Если с помощью РЭМ' исследовать излом образца В,
...
Можно ожидать, что хотя образование мартенсита и связано с возникновением напряжений, но у монокристаллических образцов, в которых нет границ зерен, долговечность окажется более высокой, чем у поликристаллических образцов, результаты испытаний которых описаны выше. Однако при циклическом приложении псевдоупругой деформации разрушение монокристаллических образцов при 24 °С происходит при 256 циклах нагружения (рис. 2.62). Если образцы такого же состава
...
ет, что, когда происходит мартенситное превращение под действием напряжений, усталостные свойства значительно ухудшаются. Причиной, обусловливающей разрушение в этом случае, можно считать концентрацию напряжений, образующихся в связи с необходимостью обеспечить когерентность деформации превращения на границах зерен или на поверхности раздела исходной и мартенситной фаз. Если с помощью РЭМ' исследовать излом образца
...
Рис. 2.62. Кривые напряжение — деформация при циклической деформации монокристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni при 24 С и 100 С и усталостная долговечность до разрушения (Л^ = —45 °С, А^
...
и ориентировки деформировать при 100 °С, то при одинаковых напряжениях образцы находятся в упругом состоянии и мартенсит под действием напряжений не образуется. При этом образцы не разрушаются [59], даже если осуществить 4600 циклов деформации. Исходя из этих результатов можно считать, что причиной усталостного разрушения монокристаллических образцов является образование и движение поверхности раздела исходной и мартенситной фаз. Как показывает кривая напряжение — деформация на этом рисунке, наблюдается полный кажущийся возврат деформации. Даже если прямое и обратное превращение полностью обратимы, в микромасштабе существуют необратимые процессы, в результате накопления которых происходит усталостное разрушение. На рис. 2.63 приведены [63] данные, характеризующие усталостную прочность монокристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni, полученные Брауном (/) и Самаматой (2).
...
Применение на практике поликристаллических образцов обусловлено целым рядом положительных факторов. Однако в сплавах на основе Си описанное выше интеркристаллитное разрушение приводит к существенному уменьшению усталостной долговечности. Одна из причин наиболее широкого применения в настоящее время сплавов Ti — Ni, не подверженных интеркристаллитному разрушению, заключается в их значительно большей усталостной долговечности по сравнению с медными сплавами наряду с хорошей пластичностью. Чтобы ускорить практическое внедрение медных сплавов, необходимо установить механизм интеркристаллит-ного разрушения.
...
Рис. 2.62. Кривые напряжение — деформация при циклической деформации монокристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni при 24 С и 100 С и усталостная долговечность до разрушения (Л^ = —45 °С, А^
...
и ориентировки деформировать при 100 °С, то при одинаковых напряжениях образцы находятся в упругом состоянии и мартенсит под действием напряжений не образуется. При этом образцы не разрушаются [59], даже если осуществить 4600 циклов деформации. Исходя из этих результатов можно считать, что причиной усталостного разрушения монокристаллических образцов является образование и движение поверхности раздела исходной и мартенситной фаз. Как показывает кривая напряжение — деформация на этом рисунке, наблюдается полный кажущийся возврат деформации. Даже если прямое и обратное превращение полностью обратимы, в микромасштабе существуют необратимые процессы, в результате накопления которых происходит усталостное разрушение. На рис. 2.63 приведены [63] данные, характеризующие усталостную прочность монокристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni, полученные Брауном (/) и Самаматой (2).
...
Применение на практике поликристаллических образцов обусловлено целым рядом положительных факторов. Однако в сплавах на основе Си описанное выше интеркристаллитное разрушение приводит к существенному уменьшению усталостной долговечности. Одна из причин наиболее широкого применения в настоящее время сплавов Ti — Ni, не подверженных интеркристаллитному разрушению, заключается в их значительно большей усталостной долговечности по сравнению с медными сплавами наряду с хорошей пластичностью. Чтобы ускорить практическое внедрение медных сплавов, необходимо установить механизм интеркристаллит-ного разрушения.
...
Рис. 2.62. Кривые напряжение — деформация при циклической деформации монокристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni при 24 С и 100 С и усталостная долговечность до разрушения (Л^ = —45 °С,
...
Разрушение медных сплавов с эффектом памяти формы. Наиболее важными проблемами, затрудняющими практическое применение медных сплавов, помимо описанной в предыдущем разделе усталости, являются проблемы пластичности и разрушения. Ниже авторы рассматривают последние исследования по проблеме разрушения и на основе результатов этих исследований описывают различия механизмов разрушения некоторых сплавов с эффектом памяти формы [64].
...
Наибольшие различия в деформационном поведении наблюдаются у сплавов Ti — Ni и Си — Al — Ni при наличии поликристаллической структуры. На рис. 2.64 и 2.65 сравниваются кривые напряжение — деформация и вид поверхности разрушения этих сплавов. Сплав Ti — Ni может быть деформирован до разрушения на 50 %. Разрушение происходит путем образования шейки. На поверхности разрушения наблюдаются ямки, т.е. разрушение является типично вязким [65, 66]. Поликристаллические образцы из сплава Си — Al — Ni являются чрезвычайно хрупкими, после деформации на 2—3 % происходит интеркристаллитное разрушение (см. рис. 2.65).
...
Разрушение медных сплавов с эффектом памяти формы. Наиболее важными проблемами, затрудняющими практическое применение медных сплавов, помимо описанной в предыдущем разделе усталости, являются проблемы пластичности и разрушения. Ниже авторы рассматривают последние исследования по проблеме разрушения и на основе результатов этих исследований описывают различия механизмов разрушения некоторых сплавов с эффектом памяти формы [64].
...
Наибольшие различия в деформационном поведении наблюдаются у сплавов Ti — Ni и Си — Al — Ni при наличии поликристаллической структуры. На рис. 2.64 и 2.65 сравниваются кривые напряжение — деформация и вид поверхности разрушения этих сплавов. Сплав Ti — Ni может быть деформирован до разрушения на 50 %. Разрушение происходит путем образования шейки. На поверхности разрушения наблюдаются ямки, т.е. разрушение является типично вязким [65, 66]. Поликристаллические образцы из сплава Си — Al — Ni являются чрезвычайно хрупкими, после деформации на 2—3 % происходит интеркристаллитное разрушение (см. рис. 2.65).
...
Разрушение медных сплавов с эффектом памяти формы. Наиболее важными проблемами, затрудняющими практическое применение медных сплавов, помимо описанной в предыдущем разделе усталости, являются проблемы пластичности и разрушения. Ниже авторы рассматривают последние исследования по проблеме разрушения и на основе результатов этих исследований описывают различия механизмов разрушения некоторых сплавов с эффектом памяти формы [64].
...
причинами: 1) очень большой упругой анизотропией; 2) большими размерами зерен; 3) сильной зависимостью деформации превращения от ориентировки; 4) зернограничной сегрегацией. В материалах с большой упругой анизотропией, аналогичных сплавам Си — Al — Ni (А
...
Исследования на поликристаллических образцах. Прежде чем рассматривать проблему разрушения, обусловленного деформацией, целесообразно обсудить характерное для сплавов Си — Al — Ni явление закалочных трещин. Как указано выше, чтобы предотвратить распад в медных сплавах в области промежуточных температур, материал быстро охлаждают из высокотемпературной однофазной /З-области. При такой обработке в сплавах Си — Al — Ni происходит интеркристаллитное разрушение.
...
В табл. 2.5 приведены данные [43], характеризующие взаимосвязь состава сплавов, условий закалки и возникновения закалочных трещин.
...
Температура нагрева под закалку составляет 1000 °С, охлаждение проводится с помощью двух сред с температурами соответственно 15 и 100 °С. В соответствии с этим даже у образцов одинакового состава реализуются различные значения температур Ms. В каждом случае трещины могут присутствовать или отсутствовать, однако можно отметить, что трещины образуются только при низкой Т закалочной среды. Наоборот, при высокой Т закалочной среды в образцах любого состава трещины не обнаруживаются.
...
Чем больше разность температуры нагрева под закалку и температуры закалочной среды, тем больше разность температур на поверхности и внутри образцов в данный момент времени и тем более высокие термические напряжения при этом возникают. С учетом этого можно считать, что причиной образования трещин при закалке в указанных в таблице случаях являются термические напряжения. При низкой температуре закалочной среды в сплаве с более низким содержанием алюминия Си — 14,0 AI — 3,9 Ni трещины не обнаруживаются. И в этом случае, как и в сплавах других составов, должны образовываться высокие тер-
...
причинами: 1) очень большой упругой анизотропией; 2) большими размерами зерен; 3) сильной зависимостью деформации превращения от ориентировки; 4) зернограничной сегрегацией. В материалах с большой упругой анизотропией, аналогичных сплавам Си — Al — Ni (А
...
Исследования на поликристаллических образцах. Прежде чем рассматривать проблему разрушения, обусловленного деформацией, целесообразно обсудить характерное для сплавов Си — Al — Ni явление закалочных трещин. Как указано выше, чтобы предотвратить распад в медных сплавах в области промежуточных температур, материал быстро охлаждают из высокотемпературной однофазной /З-области. При такой обработке в сплавах Си — Al — Ni происходит интеркристаллитное разрушение.
...
В табл. 2.5 приведены данные [43], характеризующие взаимосвязь состава сплавов, условий закалки и возникновения закалочных трещин.
...
Температура нагрева под закалку составляет 1000 °С, охлаждение проводится с помощью двух сред с температурами соответственно 15 и 100 °С. В соответствии с этим даже у образцов одинакового состава реализуются различные значения температур Ms. В каждом случае трещины могут присутствовать или отсутствовать, однако можно отметить, что трещины образуются только при низкой Т закалочной среды. Наоборот, при высокой Т закалочной среды в образцах любого состава трещины не обнаруживаются.
...
причинами: 1) очень большой упругой анизотропией; 2) большими размерами зерен; 3) сильной зависимостью деформации превращения от ориентировки; 4) зернограничной сегрегацией. В материалах с большой упругой анизотропией, аналогичных сплавам Си — Al — Ni
...
и возникновения закалочных трещин в сплавах Си — Al — Ni (обработка для получения твердого раствора: выдержка при 1000 °С закалка с помощью двух сред с разными
...
Рис. 2.67. Траектория распространения трещины в сплаве Си — Al — Ni в мартенситном состоянии (трещина распространяется от границы зерен в тело зерна)
...
Рис. 2.67. Траектория распространения трещины в сплаве Си — Al — Ni в мартенситном состоянии (трещина распространяется от границы зерен в тело зерна)
...
вод, что причина интеркристаллитного разрушения сплавов Си — AI — Ni обусловлена концентрацией напряжений на границах зерен, а не хрупкостью самих границ.
...
Описанные выше исследования выполнены на поликристаллических образцах, поэтому поле напряжений на границах зерен является очень сложным из-за взаимодействия между зернами. В связи с этим неясно, образовалась ли граница зерен, на которой возникла трещина, вследствие взаимодействия кристаллитов, в которых возникла большая концентрация напряжений. Для того чтобы установить причины интеркристаллитного разрушения, необходимо выполнить исследования в состоянии с контролируемой степенью концентрации напряжений, упрощая поле напряжений на границе зерен. В наибольшей степени этому требованию удовлетворяют бикристаллические образцы. Ниже описаны результаты исследований, проведенных именно на них.
...
Исследования, выполненные на бикристаллических образцах. Форма бикристаллических образцов показана на рис. 2.68. Чтобы получить в образце простое напряженное состояние, не подверженное влиянию захватов, граница зерен располагалась в центре рабочей части перпендикулярно направлению оси растяжения.
...
В общем случае вблизи такой границы возникает концентрация напряжений, так как на границе зерен сохраняется когерентность деформации. На деформацию в плоскости границы оказывают влияние три компоненты деформации. Когерентность деформации на границе зерен
...
вод, что причина интеркристаллитного разрушения сплавов Си — AI — Ni обусловлена концентрацией напряжений на границах зерен, а не хрупкостью самих границ.
...
Таблица 2.6. Соотношение между когерентностью деформации на границе бикристаллов, деформацией и механизмом разрушения [ 64]
...
на угол 10 ° или 20 °, разрушение происходит после деформации на 20 % при напряжении, превышающем 600 МПа, причем разрушение является транскристаллитным. На рис. 2.69 проведено сравнение кривых напряжение — деформация симметричного бикристалла / (сплошная
...
Рис. 2.69. Кривые напряжение - деформация монокристаллического и бикрис-таллического образцов из сплава Си — Al — Ni (знаком х обозначены точки разрушения) [ 29) :
...
кривая) с кривой напряжение — деформация монокристалла, имеющего такую же ориентировку, как и составляющие бикристалла (штриховая кривая). Из приведенных на рисунке данных видно, что и разрушающее напряжение, и деформация после разрушения почти не отличаются. На рис. 2.70 показан образец после разрушения, которое произошло полностью по телу зерна.
...
В симметричных бикристаллах наблюдается тенденция уменьшения зернограничной сегрегации в том случае, если различие кристаллографи-
...
на угол 10 ° или 20 °, разрушение происходит после деформации на 20 % при напряжении, превышающем 600 МПа, причем разрушение является транскристаллитным. На рис. 2.69 проведено сравнение кривых напряжение — деформация симметричного бикристалла / (сплошная
...
Рис. 2.69. Кривые напряжение - деформация монокристаллического и бикрис-таллического образцов из сплава Си — Al — Ni (знаком х обозначены точки разрушения) [ 29) :
...
на угол 10 ° или 20 °, разрушение происходит после деформации на 20 % при напряжении, превышающем 600 МПа, причем разрушение является транскристаллитным. На рис. 2.69 проведено сравнение кривых напряжение — деформация симметричного бикристалла / (сплошная
...
ческих ориентировок кристаллов невелико. Однако при большом различии ориентировок зерен в бикристалле — 200 и 400 граница между крсталлами не является специальной границей соответствия, поэтому структура границы отличается от структуры, при которой особенно трудно происходит зернограничная сегрегация. Однако учитывая, что симметричные бикристаллы имеют высокую пластичность и не разрушаются по границам зерен, можно считать, что причина интеркристаллитно-го разрушения исследованных сплавов обусловлена не зернограничной сегрегацией и, как следует из описываемых ниже результатов исследования несимметричных бикристаллов, связана с механическими факторами.
...
Несимметричный бикристалл / содержит кристаллы, для которых разность упругой деформации на границе зерен имеет наибольшую величину из всех исследованных кристаллов. В этих образцах интеркристаллитное разрушение происходит уже при закалке. Эти бикристаллы характеризуются большой упругой анизотропией, поэтому термические напряжения на границе служат причиной образования трещин.
...
В несимметричных бикристаллах 2 и J разность упругих деформаций на границе зерен мала по сравнению с бикристаллами 1, поэтому трещины при закалке не возникают. Однако при деформации несимметричных бикристаллов 2 даже при разных температурах макроскопическое разрушение во всех случаях происходит в упругой области (рис. 2.71). На рис. 2.72 показаны образцы после разрушения; на микрофотографиях наблюдается типичное интеркристаллитное разрушение. Если при этом считать, что его причиной является концентрация напряжений, обусловленная разностью деформаций превращения на границе зерен, то, полагая, что напряжение, вызывающее превращение, зависит от Т деформации, необходимо учитывать и зависимость разрушающего превращения от Т. Однако экспериментально установлено, что разрушающее напряжение не зависит от Г и является почти постоянным. Поэтому можно счи-
...
Рис. 2.71. Кривые напряжение — деформация двух несимметричных бикристаллов, деформированных при 13 °С (а)
...
ческих ориентировок кристаллов невелико. Однако при большом различии ориентировок зерен в бикристалле — 20⁰ и 40⁰ граница между крсталлами не является специальной границей соответствия, поэтому структура границы отличается от структуры, при которой особенно трудно происходит зернограничная сегрегация. Однако учитывая, что симметричные бикристаллы имеют высокую пластичность и не разрушаются по границам зерен, можно считать, что причина интеркристаллитно-го разрушения исследованных сплавов обусловлена не зернограничной сегрегацией и, как следует из описываемых ниже результатов исследования несимметричных бикристаллов, связана с механическими факторами.
...
тать, что причина интеркристаллитного разрушения несимметричных би-кристаллов 2 не связана с разностью деформаций превращения, а зависит от концентрации напряжений на границе зерен, обусловленной большой упругой анизотропией1.
...
Невозможно сделать вывод, происходит ли разрушение чисто упруго или локально происходит пластическая деформация и разрушение обусловлено концентрацией напряжений из-за скопления дислокаций. Тем не менее ясно, что концентрация напряжений, обусловленная упругой анизотропией, во всех случаях является причиной разрушения.
...
тать, что причина интеркристаллитного разрушения несимметричных би-кристаллов 2 не связана с разностью деформаций превращения, а зависит от концентрации напряжений на границе зерен, обусловленной большой упругой анизотропией1.
...
Невозможно сделать вывод, происходит ли разрушение чисто упруго или локально происходит пластическая деформация и разрушение обусловлено концентрацией напряжений из-за скопления дислокаций. Тем не менее ясно, что концентрация напряжений, обусловленная упругой анизотропией, во всех случаях является причиной разрушения.
...
Рис. 2.72. Интеркристаллитное разрушение двух несимметричных бикристаллов 170]
...
Сопоставление с другими сплавами, обладающими эффектом памяти формы. По результатам исследования деформационного поведения сплавов Си — Al — Ni на поликристаллических и бикристаллических образцах установлено, что интеркристаллитное разрушение происходит только в случае возникновения концентрации напряжений на границах зерен в упругой области или после превращения. У бикристаллов, в которых не возникает концентрации напряжений в процессе деформации, наблюдается такое же деформационное поведение, как и у монокристаллов. Их разрушение происходит как транскристаллитное. Следовательно, чтобы повысить пластичность сплавов с эффектом памяти формы, предотвратив при этом интеркристаллитное разрушение, необходимо предотвратить возникновение концентрации напряжений на границах зерен или обеспечить действие такого механизма деформации, при котором легко происходит релаксация напряжений на границах зерен.
...
Рис. 2.73. Процесс интеркристаллитного разрушения несимметричных бикристаллов
...

Новые процессы получения металла (металлургия железа)
Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 1
Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 2
Сплавы с эффектом памяти формы
Справочник молодого термиста
Сварка, пайка, склейка и резка металлов и пластмасс. 3-е изд.: Справ. изд.
Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. Т. 4

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Сплавы с эффектом памяти формы