Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 4
1.1 Функциональные свойства сплавов с памятью формы 4
1.2 Структура и свойства сплава TiNbZr 6
1.3 Моделирование поведения сплавов с памятью формы 7
Глава 2. Цели и методики исследования 10
2.1 Микроструктурная модель 10
2.2 Цели исследования 12
Глава 3. Моделирование функционально-механического поведения сплава
TiNbZr 13
3.1 Мартенситное превращение ft ^ а". Тензор деформации 13
3.2 Кристаллографический ресурс 19
3.3 Относительное изменение объёма 21
3.4 Результаты моделирования 22
Заключение 29
Список литературы
Сплавы с памятью формы — это материалы, которые могут изменять свою форму при изменении температуры или других внешних условий. Они находят широкое применение в медицинских, электронных, аэрокосмических и других отраслях промышленности. Наиболее распространенными сплавами с памятью формы для медицинского применения являются сплавы из никелида титана. Однако, входящий в их состав никель может вызывать аллергические реакции у некоторых пациентов. В связи с этим возникла необходимость замены никеля на более безопасные материалы. Одни из таких материалов — сплавы TiNbZr. Эти сплавы обладают высокой биосовместимостью и механической прочностью, что делает их идеальным выбором для создания имплантатов и других медицинских устройств. В этом контексте, сплавы из TiNbZr являются перспективным направлением развития материалов с памятью формы для медицинского применения.
Сплавы с памятью формы проявляют уникальные свойства и помимо эффекта памяти формы, такие как сверхупругость и псевдопластичность.
Эти свойства делают поведение сплавов с памятью формы достаточно сложным, вледствие чего данные сплавы не могут быть описаны в рамках закона Гука или теории пластичности, поэтому существуют отдельные модели, способные учитывать особенности данных сплавов. Одной из таких успешно утверждённых моделей является микроструктурная модель. В настоящей работе микроструктурная модель используется для моделирования поведения образцов из сплава TiNbZr различных составов.
В данной работе представлен механизм перестройки кристаллической структуры сплава Ti-Nb-Zr при превращении Р^а". Показано, что превращение протекает путём сжатия и растяжения вдоль осей выбранного вспомогательного базиса и формирования в объёмно-центрированной кубической структуре новой ячейки орторомбической структуры. Вычислен тензор малых деформаций решётки и тензор деформаций Грина-Лагранжа. Выполнены расчёты, которые позволили определить кристаллографический ресурс превращения. Показано, что значения компонент тензоров малых деформаций и Грина-Лагранжа совпадают с точностью до 2 знака после запятой, а кристаллографического ресурса — до 3 знака.
С помощью полученного тензора малых деформаций были произведены численные моделирования механического поведения сплава с использованием микроструктурной модели. Полученные результаты сравнивались с экспериментальными данными, полученными при растяжении образцов сплава при различных температурах и деформациях. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что выбранная модель достаточно точно описывает механическое поведение сплава TiNbZr и может быть использована для прогнозирования его свойств при различных температурах и нагрузках. Это может иметь практическое применение при разработке новых материалов для медицинских имплантатов и других инженерных приложений.
