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
применения 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 %.
375. 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
