Введение 4
Глава 1. Обзор литературы 5
1.1 Функциональные свойства сплавов с эффектом памяти формы 5
1.2 Механизм деформирования СПФ 7
1.3 Применение сплавов, обладающих эффектом памяти формы 10
1.4 Основные материалы с эффектом памяти формы. Преимущества материала с памятью формы на основе CuAlNi 11
1.5 Моделирование. Макро- и Микроструктурная модели 12
1.6 Анизотропный закон Гука. Тензоры упругих постоянных и податливостей 14
Глава 2. Цели и методики исследования 16
2.1 Цели исследования 16
2.2 Объекты и методики исследования 17
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований 18
3.1 Построение матрицы деформации при превращении Р1(БОз)^Р1 ’(18R) в монокристалле CuAlNi 18
3.2 Расчет кристаллографического ресурса для превращения P1(DO3)^P1’(18R) в монокристалле CuAlNi 21
3.3 Учет анизотропии упругих постоянных при построении микроструктурной модели 22
3.4 Общий вид тензоров упругих констант и податливостей для рассматриваемого превращения Р1^ рр 24
3.5 Результаты моделирования эффекта псевдоупругости. Сравнение с данными H. Horikawa 29
3.6 Учет зависимости упругих констант аустенитной фазы от температуры проведения эксперимента 32
Заключение 34
Список литературы: 36
В настоящее время одной из основных задач материаловедения является разработка и создание интеллектуальных материалов, способных откликаться на внешние воздействия с помощью изменения своих функциональных свойств. Примером таких материалов можно назвать широко известные ныне сплавы, обладающие эффектом памяти формы (ЭПФ). Одним из самых распространенных сплавов является никелид титана (TiNi), который нашел широкое применение в самых разных областях от медицины до космического оборудования. Однако, во многих приложениях требуются такие характеристики, которыми никелид титана не обладает. Например, узкий гистерезис, который позволяет обеспечивать деформацию при почти постоянном нагружении, или совершенная память формы при высоких температурах. В связи с этим было предложено ввести в рассмотрение сплавы на основе меди, которые в свою очередь, не только обладают вышеуказанными функциональными свойствами, но также являются более дешевыми материалами, что экономически выгоднее.
Для эффективного использования сплавов с памятью формы в различных приложениях необходимы модели, позволяющие адекватно рассчитывать деформацию этих материалов. На данный момент существует довольно много моделей, описывающих поведение сплавов на основе TiNi, и совсем немного для CuAlNi. Таким образом, цель настоящей работы - моделирование функционально-механических свойств сплавов с памятью формы на основе CuAlNi - является весьма актуальной задачей современного материаловедения.
По результатам работы можно сделать следующие выводы:
1. Построенная ранее микроструктурная модель описывала различные эффекты и функциональные свойства сплавов с памятью формы, но только для изотропных материалов. В данной работе показано, что в уже разработанную ранее микроструктурную модель можно ввести возможность учета анизотропии упругих постоянных, тем самым расширив класс рассматриваемых материалов.
2. Выполнено моделирование эффекта псевдоупругости в монокристалле на основе CuAlNi различных ориентаций с введенным предположением об изотропности мартенситной фазы при превращении.
3. Проведена серия экспериментов реализации эффекта псевдоупругости для различных ориентаций монокристалла CuAlNi. Исследование полученных данных показало, что угол наклона упругого участка на σ – ε диаграммах различен для монокристаллов различных ориентаций. В результате выявлено, что угол отклонения упругой части кривой к оси деформаций уменьшается при приближении к углу стереографического треугольника. Таким образом, в зависимости от ориентации монокристалла наблюдается изменение тангенса угла наклона от 27.65 ГПа до 80.4 ГПа.
4. Произведен подбор параметров, необходимых для построения микроструктурной модели, благодаря которым появилась возможность проверки полученных экспериментальных данных с уже имеющимися в литературе. Было выявлено, что результаты моделирования находятся в хорошем соответствии с имеющимися экспериментальными данными.
5. На основе данных литературы о зависимости упругих констант от температуры проведения эксперимента выполнено моделирование упругого поведения для нескольких температур в изотропном монокристалле различных ориентаций.
Результаты работы доложены на Двенадцатой студенческой конференции-конкурсе «ХИМИЯ, ФИЗИКА И МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ».
Двенадцатая студенческая конференция-конкурс «ХИМИЯ, ФИЗИКА И МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ», 8 дек. 2017г., Санкт-Петербург. Сборник тезисов. - СПб.: СОЛО, 2017. –55-56 с.
