Введение 4
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1. Сплавы с эффектом памяти формы 6
1.2. Термомеханические актуаторы с эффектом памяти формы 11
1.3. Биметаллические композиты с эффектом памяти формы 13
Глава 2. Цели и методики работы 16
2.1. Цели исследования 16
2.2. Объекты и методики исследования 18
Глава 3. Результаты исследования 21
3.1. Исследование структуры биметаллических композитов «TiNiВТ6» и «TiNi-бронза» 21
3.2. Мартенситные превращения в биметаллических композитах 26
3.3. Обратимая деформация в биметаллических композитах «TiNiВТ6» и «TiNi-бронза» 29
3.3.1. Влияние предварительной деформации на обратимую
деформацию в композитах «TiNi-ВТ6» и «TiNi-бронза» 29
3.3.2. Влияние упругого слоя на обратимую деформацию
композитов «TiNi-ВТ6» и «TiNi-бронза» 35
Выводы 37
Список использованной литературы
Одним из перспективных применений сплавов с памятью формы являются термомеханические приводы многократного действия. При изменении температуры эти устройства способны многократно обратимо изменять деформацию и усилия [7]. Обычно термомеханические приводы состоят из двух
элементов – активного сплава с памятью формы и пассивного упругого элемента [5]. При создании таких устройств необходимо решить ряд технических задач связанных с соединением двух разнородных тел, обеспечением одинаковых условий изменения температуры для активного и
пассивного слоев, компактностью устройства. Все эти проблемы могут быть
решены, если термомеханический привод создан на базе биметаллического композита, один из слоев которого является сплавом с памятью формы, а другой – упругим телом. Получают такие композиты сваркой взрывом и к настоящему моменту уже получены композиты на основе сплава с памятью формы TiNi, в которых в качестве пассивного слоя выступали сталь и сплав
TiNi заникеленного состава, проявляющий псевдоупругие свойства. Вместе с тем, установлено, что основным недостатком этих композитов является то, что
величина обратимой деформации не превосходит 1 %, тогда как в обычных приводах это значение может достигать 5 - 10 %. Поэтому очень актуальной
задачей является разработка биметаллических композитов с памятью формы, которые способны проявляться обратимую деформацию большую, чем 1 %.
Решению данной задачи посвящена настоящая работа.
Обратимое изменение деформации биметаллического композита определяется параметрами упругого слоя – величиной упругой деформации, поэтому можно предположить, что использование в качестве пассивного слоя сплавов с большей упругой деформацией позволит получить композиты с
большей обратимой деформацией. Анализ упругих характеристик большого
количества различных сплавов показал, что наиболее оптимальными для 4применения в качестве пассивного слоя являются бериллиевая бронза и сплав
ВТ6. Однако композиты с памятью формы, в которых в качестве пассивного слоя были выбраны эти два сплава, до сих пор не были разработаны, а их свойства не были изучены. Вместе с тем применение композитов с памятью формы с высокой обратимой деформацией позволило бы существенно расширить область применения сплавов с памятью формы и решить сложные технические задачи. Биметаллические композиты «TiNi - бронза» и «TiNi – ВТ6» были получены сваркой взрывом в г. Витебске (Беларусь). Целью настоящей работы явилось изучение структуры, мартенситных превращений и обратимого формоизменения в этих новых композитах «TiNi - бронза» и «TiNi – ВТ6».
По результатам работы можно сделать следующие выводы:
1. Сварка взрывом приводит к образованию промежуточного слоя между активным и пассивным слоем в композитах «TiNi - бронза» и «TiNi – ВТ6». В композите «TiNi - бронза» этот слой состоит из твердого раствора и частиц фазы TiCu, в композите «TiNi – ВТ6» промежуточный слой состоит из твердого раствора и частиц фазы TiNi. Образование промежуточного слоя препятствует изменению морфологии зерен в слое TiNi вблизи сварного шва в процессе сварки.
2. Сварка взрывом не оказывает существенного влияния на параметры
мартенситного перехода и объем слоя TiNi, который этот переход претерпевает, в композите «TiNi – ВТ6». В композите «TiNi - бронза» сварка взрывом частично подавляет мартенситные превращения в слое TiNi, что обусловлено высокой пластической деформацией. Последующий отжиг восстанавливает параметры мартенситных переходов в слое TiNi.
3. В биметаллическом композите «TiNi - бронза» величина обратимой деформации составляет 0,5 % и проявляется только после предварительного деформирования до деформации более 5 %.
4. В биметаллическом композите «TiNi – ВТ6» величина обратимой деформации превосходит величину эффекта памяти формы, если величина предварительной деформации меньше 3,5 %, что никогда ранее не наблюдалось
в сплавах с памятью формы и в термомеханических приводах, созданных с использованием этих сплавов. Так, обратимая деформация 1 % может быть
получена в биметаллическом композите «TiNi – ВТ6» предварительно деформированном всего на 1 %. Увеличение предварительной деформации приводит к немонотонному изменению обратимой деформации в композите «TiNi – ВТ6» и максимальное значение обратимой деформации 1,5 % наблюдается в композите, предварительно деформированном на 2 %.
5. Из всех изученных биметаллических композитов с памятью формы наилучшим следует считать композит «TiNi-ВТ6», потому что сварка взрывом практически не оказывает влияния на структуру и свойства данного композита и он способен проявлять обратимую деформацию, превышающую величину эффекта памяти формы или сравнимую с ней при небольших значениях предварительной деформации, что делает этот композит наиболее перспективным для применения
