Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Влияние размера зерна на функционально-механические свойства сплава TiNi с памятью формы

Работа №130946

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

механика

Объем работы47
Год сдачи2016
Стоимость4365 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
36
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение
Глава 1. Обзор литературы.
1.1 Мартенситные превращения в сплавах на основе TiNi ............................ 7
1.2 Функциональные свойства сплавов на основе TiNi ................................ 11
1.2.1 Механизмы деформирования сплавов с памятью формы ............... 11
1.2.2 Эффекты памяти формы.
1.3 Влияние размера зерна на мартенситные превращения и
функциональные свойства сплавов на основе TiNi
1.3.1 Способы формирования нанокристаллической структуры в сплавах
с памятью формы
1.3.2 Влияние размера зерна на мартенситные превращения и эффекты
памяти формы в сплавах на основе TiNi
Глава 2. Цели и методики исследования
2.1 Цели исследования
2.2 Объекты и методики исследования.
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований................................... 25
3.1 Структура сплава TiNi после сдвига под давлением и последующей
термообработки
3.2 Мартенситные превращения в сплаве TiNi, подвергнутом сдвигу под
давлением и термообработке
3.3 Влияние размера зерна на функционально-механические свойства
сплава TiNi, аморфизованного сдвигом под давлением
3.3.1 Функциональные свойства наноструктурированного сплава TiNi
после деформирования при температуре -196 оС ...................................... 31
3.3.2 Функциональные свойства наноструктурированного сплава TiNi
после деформирования при температуре 25 оС ......................................... 35
3.3.3 Влияние температуры деформирования на эффекты памяти формы
и обратимой памяти формы в наноструктурированном сплаве TiNi ...... 374
3.3.4 Влияние размера зерна на эффекты памяти формы и обратимой
памяти формы в наноструктурированном сплаве TiNi............................. 40
Заключение
Список использованной литературы

Сплавы с эффектом памяти формы широко известны благодаря своим уникальным способностям восстанавливать значительные неупругие деформации при разгрузке или нагревании, обратимо многократно менять деформацию при охлаждении и нагревании, генерировать высокие реактивные напряжения [1-4]. Основой таких необычных функциональных свойств являются термоупругие мартенситные превращения, которые реализуются в сплавах с памятью формы при изменении температуры или напряжения [1-4]. Направленно изменяя параметры фазовых переходов, можно управлять функциональными свойствами сплавов с памятью формы [1-5].
К настоящему времени хорошо изучены способы управления параметрами мартенситных переходов за счет изменения химического состава сплава и его термомеханической обработки [1-5]. Однако в последнее десятилетие было показано, что в качестве дополнительного параметра, оказывающего влияние на характеристики мартенситных переходов и функциональные свойства, может выступать размер зерен, в том случае, если
он оказывается в нанометровом диапазоне [7-15].
Для формирования нанокристаллической структуры в сплавах с памятью формы, в частности в сплаве TiNi, используют, в основном, сочетание аморфизации за счет интенсивной пластической деформации с последующей изотермической выдержкой при температурах близких или превышающих температуру кристаллизации [7-15,18-20]. При такой термообработке в сплаве образуются преимущественно равноосные зерна, размер которых зависит от температуры и длительности выдержки. Вместе с тем, возможно создание бимодальной структуры, которая будет сохранять различия в зернах, сформировавшихся при кристаллизации из аморфной фазы или из кристаллических осколков, сохранившихся в сплаве в процессе аморфизации. Известно, что температуры мартенситных переходов зависят от размера зерна, поэтому в бимодальной структуре зерна различного6 размера будут испытывать различные мартенситные превращения при различных температурах. Следовательно, механические и функциональные свойства нанокристаллических сплавов на основе TiNi, содержащих зерна различного размера, будут отличаться от таких же свойств, проявляемых нанокристаллическими сплавами с однородным распределением зерен.
Несмотря на большое количество работ, посвященных изучению мартенситных превращений и функциональных свойств в нанокристаллическом сплаве TiNi, такие исследования не были проведены в сплавах с бимодальной структурой. В связи со сказанным, целью данной работы явилось изучение структуры, мартенситных превращений и функциональных свойств нанокристаллического сплава TiNi с бимодальным распределением кристаллических зерен по размерам.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

По результатам работы можно сделать следующие выводы:
1. Кристаллические зерна, сформировавшиеся при нагревании аморфного сплава TiNi из аморфной фаз или из кристаллических осколков, претерпевают различные термоупругие мартенситные превращения при
охлаждении и нагревании. Зерна, появившиеся из аморфной фазы, испытывают B2R или B2RB19' переходы в зависимости от размера зерна, а зерна, возникшие из кристаллических осколков – B2B19' переход.
2. Сплав TiNi со средним размером зерна менее 80 нм деформируется за счет переориентации мартенситных кристаллов R фазы при низких температурах деформирования, когда развитие пластической деформации в кристаллической фазе подавлено. В этом случае вся остаточная деформация восстанавливается при последующем нагреве, а эффект обратимой памяти формы не проявляется. Увеличение температуры деформирования приводит к тому, что наряду с переориентацией кристаллов R фазы, происходит пластическое деформирования образцов. В этом случае, восстановление деформации при нагревании является неполным и часть деформации не восстанавливается. Это способствует возникновению в сплаве ориентированных внутренних напряжений, которые стимулируют эффект обратимой памяти формы при последующем термоциклировании образцов.
3. Сплав TiNi со средним размером зерна более 80 нм при любых температурах испытания неупруго деформируется на начальном этапе за счет обратимых механизмов деформации (переориентации R мартенсита и наведении R B19’ перехода) до тех пор, пока остаточная деформация не превысит некоторое пороговое значения. Дальнейшее деформирование образца осуществляется как за счет обратимых механизмов, так и за счет дислокационного скольжения. Если остаточная деформация не превышает порогового значения, то восстановление деформации при последующем нагреве является совершенным, а эффект обратимой памяти формы не наблюдается. Если остаточная деформация превышает пороговое значение, то восстановление деформации при нагревании оказывается неполным, и при последующих термоциклах в образцах проявляется эффект обратимой памяти формы.
4. С увеличением температуры деформирования возрастает вклад деформации, обусловленной дислокационным скольжением, в полную неупругую деформацию материала, что приводит к уменьшению коэффициента восстановления деформации при первом нагреве и стимулирует проявление эффекта обратимой памяти формы.
5. Максимальные значения эффекта памяти формы и обратимой памяти
формы достигаются в том случае, если средний размер зерен составляет 80 и 130 нм. Поэтому можно полагать, что такая структура является оптимальной и способствует проявлению наилучших функциональных свойств за счет оптимального сочетания доли малых и крупных зерен, плотности межзеренных границ


[1] Ооцука К., Симидзу К., Судзуки Ю. и др. Сплавы с эффектом
памяти формы. // Под ред. Фунакубо Х.: пер. с японского. – М.: Металлургия,
1990. – 224 с.
[2] Лихачев В. А., Кузьмин С. Л., Каменцева З. П. Эффект памяти
формы. // Л.: Издательство Ленинградского университета, 1987. – 216 с.
[3] Пушин В.Г., Прокошкин С.Д., Валиев Р.З. и др. Сплавы никелида
титана с памятью формы. Ч.1. Структура, фазовые превращения и свойства. //
Под ред. В.Г. Пушина. – Екатеринбург: Уро РАН, 2006. – 439 с.
[4] Brailovski V., Prokoshkin S., Terriault P., Trochu F. Shape memory
alloys: Fundamental, Modeling and Applications. // Montreal: ETS Publ., 2003. –
851 p.
[5] Otsuka K., Ren X. Physical metallurgy of Ti-Ni-based shape memory
alloys. // Progress in Materials Science. – 2005. – V. 50 – P. 511-678.
[6] Глезер А.М., Пермякова И.Е. Нанокристаллы, закаленные из
расплава. // М.: Физматлит, 2012. – 316 с.
[7] Jiang S., Tang M., Zhao Y., Hu L., Zhang Y., Liang Y. Crystallization of
amorphous NiTi shape memory alloy fabricated by severe plastic deformation. //
Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2014. – V. 24 – P. 1758-
1765.
[8] Gunderov D., Kuranova N., Lukyanov A., Makarov V., Prokofiev E.,
Pushin A. Structure and properties of ageing and nonageing alloys Ti49.4Ni50.6 and
Ti50.2Ni49.8 subjected to high pressure torsion. // Reviews on Advanced Material
Science. – 2010. – V. 25 – P. 58-66.
[9] Inaekyan K., Brailovski V., Prokoshkin S., Korotitskiy A., Glezer A..
Characterization of amorphous and nanocrystalline Ti-Ni-based shape memory
alloys. // Journal of Alloys and Compounds. – 2009. – V. 473 – P. 71-78.
[10] Waitz T., Kazykhanov V., Karnthaler H.P. Martensitic phase
transformations in nanocrystalline NiTi studied by TEM. // Acta Materialia. – 2004.
– V. 52 – P. 137-14746
[11] Waitz T., Karnthaler H.P. Martensitic transformation of NiTi
nanocrystalls embedded in an amorphous matrix. // Acta Materialia. – 2004. – V.
52 – P. 5461-5469
[12] Waitz T., Antretter T., Fischer F.D., Simha N.K., Karnthaler H.P. Size
effects on the martensitic phase transformation of NiTi nanograins. // Journal of the
Mechanics and Phisics of Solids. – 2007. –V. 55 – P. 419-444.
[13] Waitz T., Antretter T., Fischer F.D., Karnthaler H.P. Size effects on
martensitic phase transformations in nanocrystalline NiTi shape memory alloys. //
Material Science and Technology. – 2008. – V. 24 – P. 934-940.
[14] Shi X., Cui L., Jiang D., Yu C., Guo F., Yu M., Ren Y., Liu Y.. Grain
size effect on the R-phase transformation of nanocrystalline NiTi shape memory
alloys. // Journal of Material Science. – 2014. – V. 49 – P. 4643-4647.
[15] Gunderov D., Lukyanov A., Prokofiev E., Kilmametov A., Pushin A.,
Valiev R. Mechanical properties and martensitic transformations in nanocrystalline
Ti49.4Ni50.6 alloy produced by high-pressure torsion. // Material Science and
Engineering A. – 2009. – V. 503 – P. 75-77.
[16] Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Using high-pressure torsion for metal
processing: fundamentals and applications. // Progress in Materials Science. – 2008.
– V. 53 – P. 893-979.
[17] Peterlechner M., Waitz T., Karnthaler H.P. Nanocrystallyzation of NiTi
shape memory alloys made amorphous by high-pressure torsion. // Scripta
Materialia. – 2008. – V. 59 – P. 566-569.
[18] Khmelevskaya I., Prokoshkin S., Brailovski V., Inaekyan K., Demers
V., Gurtovaya I., Korotitskiy A., Dobatkin S. Functional Properties of Ti-Ni-Based
Shape Memory Alloys. // Advanced in Science and Technology. – 2008. – V. 59 –
P. 156-161.
[19] Brailovski V., Prokoshkin S., Inaekyan K., Demers V. Functional
properties of nanocrystalline, submicrocrystalline and polygonized Ti–Ni alloys
processed by cold rolling and post-deformation annealing. // Journal of Alloys and
Compounds. – 2011. – V. 509 – P. 2066-2075.47
[20] Prokoshkin S.D., Brailovskii V., Khmelevskaya I.Yu., Dobatkin S.V.,
Inaekyan K.É., Turilina V.Yu., Demers V., Tat’yanin E.V. Creation of substructure
and nanostructure in thermomechanical treatment and control of functional
properties of Ti – Ni alloys with shape memory effect. // Metal Science and Heat
Treatment. – 2005. – V. 47 – P. 182-187.
[21] Resnina N., Belyaev S. Multi-stage martensitic transformations induced
by repeated thermal cycling of equiatomic TiNi alloy. // Journal of Alloys and
Compounds. – 2009. – V. 486 – P. 304-308.
[22] Resnina N., Belyaev S., Zeldovich V., Pilyugin V., Frolova N., Glazova
D. Variations in martensitic transformation parameters due to grains evolution
during post-deformation heating of Ti-50.2 at.% Ni alloy amorphized by HPT //
Thermochimica Acta. – 2016. – V. 627 – P. 20-30

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.