Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Функциональные свойства монокристаллов сплава Ni55Fei8Ga27 с памятью формы

Работа №138283

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

механика

Объем работы51
Год сдачи2017
Стоимость4995 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
28
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение…………………………………………………………………………...4
Глава 1. Обзор литературы…
1.1. Мартенситные превращения и эффекты памяти формы………….6
1.2. Мартенситные превращения в монокристаллах сплава
Ni-Fe-Ga
1.3. Эффекты памяти формы в монокристаллах Ni-Fe-Ga…………..18
Глава 2. Цели и объекты исследования
2.1. Цели исследования
2.2. Объекты и методы исследования………………………………...24
Глава 3. Результаты исследования……………………………………………..26
3.1. Влияние предварительной деформации на эффекты памяти
формы и обратимой памяти формы в [001]-монокристаллах сплава
Ni55Fe18Ga27
3.2. Влияние напряжения на эффекты пластичности превращения и
памяти формы в [001]-монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27…………………33
3.2.1. Эффекты пластичности превращения и памяти формы в
режиме охлаждения и нагревания под нагрузкой…………………………….33
3.2.2. Эффекты пластичности превращения и памяти формы в
режиме охлаждения под нагрузкой и нагревания в свободном состоянии…37
3.3. Влияние предварительной деформации на генерацию реактивных
напряжений в [001]-монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27……………………41
3.4. Влияние предварительной деформации, заданной в аустенитном
состоянии, на эффект обратимой памяти формы в [001]-монокристаллах
сплава Ni55Fe18Ga27
Заключение
Список используемой литературы

Сплавы с эффектом памяти формы находят широкое применение в
различных отраслях техники благодаря необычной способности
восстанавливать значительные неупругие деформации при разгрузке или
нагревании. Несмотря на то, что к настоящему времени открыли большое
количество сплавов с памятью формы, самым широко используемым
сплавом является сплав на основе TiNi. Вместе с тем этот материал обладает
рядом недостатков, основным из которых является низкая стабильность
свойств при термо и механоциклировании. В связи с этим поиск новых
материалов, функциональные свойства которых будут близки к свойствам
никелида титана, является очень актуальной задачей. К одним из таких
сплавов относится сплав на основе Ni-Fe-Ga – сплав Гейслера.
Первоначально этот материал был синтезирован как магнитный сплав с
памятью формы, однако, в последствие, было обнаружено, что величина
деформации, которая может быть инициирована изменением магнитного
поля, в этом сплаве оказывается незначительной по сравнению с другими
магнитными сплавами с памятью формы. Поэтому сплав на основе Ni-Fe-Ga
оказался неперспективным как магнитный материал. Вместе с тем
исследование функциональных свойств этого сплава, в первую очередь,
эффекта псевдоупругости, показало, что этот материал может быть
рассмотрен в качестве обычного сплава с памятью формы и стать заменой
сплавам на основе никелида титана.
Для того, чтобы сделать заключение о том, могут ли сплавы на основе
Ni-Fe-Ga полноценно заменить сплавы на основе TiNi, необходимо сравнить
весь комплекс функциональных свойств, который помимо эффекта
псевдоупругости включает в себя эффекты пластичности превращения и
памяти формы, однократный эффект памяти формы, эффект обратимой
памяти формы и эффект генерации напряжений. Однако к настоящему
времени в сплавах на основе Ni-Fe-Ga хорошо исследован лишь эффект
псевдоупругости и показано, что параметры этого эффекта превосходят5
характеристики эффекта псевдоупругости в сплавах на основе TiNi. В
сплавах на основе Ni-Fe-Ga величина обратимой деформации оказывается
больше, температурный интервал проявления этого эффекта шире, а
стабильность воспроизведения диаграммы деформирования лучше, чем в
сплавах на основе TiNi. Существует лишь несколько работ, посвященных
изучению эффектов пластичности превращения и памяти формы, данные
которых показывают, что величина обратимой деформации несколько ниже,
чем в сплавах на основе TiNi, а зависимость величин этих эффектов от
напряжения является немонотонной и нехарактерной для сплавов с памятью
формы, однако причина этого остается неясной. Эффекты однократной и
обратимой памяти формы, а также генерация реактивных напряжения
вообще не были изучены. Таким образом, для того определить, могут ли
сплавы на основе Ni-Fe-Ga конкурировать с никелидом титана, необходимо
провести комплексное исследование эффектов памяти формы в этом
материале, что и стало основной целью данной работы. В работе изучено
проявление эффектов пластичности превращения и памяти формы при
охлаждении и нагревании в различных режимах, эффект однократной памяти
формы при нагревании предварительно деформированных сплавов, эффекты
обратимой памяти формы при охлаждении и нагревании после различных
условий предварительного деформирования и эффект генерации реактивных
напряжений в монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001].

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

1. Монокристаллы сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001] деформируются в
мартенситном состоянии за счет переориентации 10М мартенсита и
последовательных межмартенситных превращений 10М14МL10. При
разгрузке реализуются обратные межмартенситные превращения
L1014М10М, что сопровождается восстановлением большой неупругой деформации (до 13 %).
2. Эффект однократной памяти формы реализуется за счет обратного
превращения 10М мартенсита в аустенит. Увеличение предварительной
деформации приводит к возрастанию величины эффекта памяти формы до
тех пор, пока деформирование осуществляется за счет переориентации 10М
мартенсита. Появление под нагрузкой 14М и L10 фаз не влияет на значение
эффекта памяти формы, максимальная величина которого составляет 4,6%.
3. Установлено, что увеличение напряжения, действующего при охлаждении
и нагревании, уменьшает величины эффектов пластичности превращения и
памяти формы. Показано, что это связано с тем, что при нагрузке при
температуре выше Ак часть аустенитной фазы переходит в мартенситную
фазу в том случае, если напряжение превышает предел образования 14М
мартенсита (более 70 МПа). Чем выше значение напряжения, тем больший
объем сплава переходит в мартенситную фазу при нагрузке и тем меньший
объем сплава испытывает мартенситное превращение при охлаждении и
нагревании под напряжением, и тем меньше величины эффектов
пластичности превращения и памяти формы.
4. При нагревании в ненапряженном состоянии обратное превращение
испытывает как мартенсит, появившийся при охлаждении под нагрузкой, так
и мартенсит, возникший при деформировании, поэтому величина эффекта
памяти формы оказывается выше величины эффекта пластичности
превращения и эффекта памяти формы, реализованного при нагревании под
напряжением. С увеличением нагрузки, действующей при охлаждении,48
величина эффекта памяти формы при нагревании без нагрузки возрастает до
5 %, что соответствует кристаллографическому ресурсу 10М  L21 перехода.
5. В монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001] наблюдается
эффект обратимой памяти формы мартенситного типа вне зависимости от
способа и температуры предварительного деформирования. Максимальное
значение эффекта обратимой памяти формы составляет 2,5% и наблюдается
после предварительного деформирования за счет эффекта пластичности превращения.
6. В монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001] наблюдается
эффект генерации реактивных напряжений, однако его величина
незначительна и не превосходит 15 МПа.
7. Сплав Ni55Fe18Ga27 может конкурировать с никелидом титана только при
реализации эффекта псевдоупругости. Величины других эффектов памяти
формы оказываются ниже, чем в сплавах на основе TiNi


[1] Brailovski V., Prokoshkin S., Terriault P., Trochu F. Shape memory
alloys: Fundamental, Modeling and Applications. ‒ Editors - Montreal: ETS PubL,2003. ‒ 851 p.
[2] Ооцука К., Симидзу К., Судзуку Ю. Сплавы с эффектом памяти
формы/ под ред. Фунакубо Х.: пер. с японск. ‒ М.: Металлургия, 1990. ‒224 с.
[3] Лихачев В. А. Эффект памяти формы.// Соросовский
образовательный журнал, 1997. ‒ №3. ‒ С.107-114.
[4] Хачин В. Н., Пушин В. Г., Кондратьев В. В. Никелид титана:
Структура и свойства. ‒ М.: Наука, 1992. ‒ 160 с.
[5] Лихачев В. А., Кузьмин С. Л., Каменцева З. П. Эффект памяти
формы. – Л. : Изд. ЛГУ, 1987. – 216 с.
[6] Пушин В. Г., Прокошкин С. Д., Валиев Р. З. и др. Сплавы никелида
титана с памятью формы. Ч.I. Структура, фазовые превращения и свойства. ‒
Екатеринбург: УрО РАН, 2006. ‒ 368 с.
[7] Oikawa K., Ota T., Ohmori T., Tanaka Y., Morito H., Fujita A.,
Kainuma R., Fukamichi K., Ishida K. Magnetic and martensitic phase transitions
in ferromagnetic Ni–Ga–Fe shape memory alloys.// Appl. Phys. Lett. ‒ 2002. ‒
Vol. 81, N 27. ‒ P. 5201-5203
[8] Biswas A., Krishnan M. Deformation studies of Ni55Fe19Ga26
ferromagnetic shape memory alloy.// Phys. Procedia. ‒ 2010. ‒ Vol. 10. ‒ P. 105-110.
[9] Oikawa K., Ota T., Sutou Y., Ohmori T., Kainuma R., Ishida K.
Magnetic and Martensitic Phase Transformations in a Ni54Ga27Fe19 Alloy.//
Materials Transactions. ‒ 2002. ‒ Vol. 43, N 9. ‒ P. 2360-2362
[10] Heczko O., Fähler S., Vasilchikova T. M., Voloshok T. N., Klimov K.
V., Chumlyakov Yu. I., Vasiliev A. N. Thermodynamic, kinetic, and magnetic50
properties of a Ni54Fe19Ga27 magnetic shape-memory single crystal.// Phys. Rev.
‒2008. ‒ Vol. 77. ‒ P. 174402
[11] Hamilton R.F., Sehitoglu H., Efstathiou C., Maier H.J. Inter-martensitic
transitions in Ni–Fe–Ga single crystals.// Acta Materialia. ‒ 2007. ‒ Vol. 55. ‒
P. 4867-4876.
[12] Efstathiou C., Sehitoglu H., Kurath P., Folettib S., Davoli P. Fatigue
response of NiFeGa single crystals.// Scripta Materialia. ‒ 2007. ‒ Vol. 57. ‒
P. 409-412.
[13] Oikawa K., Ota T., Ohmori T., Tanaka Y., Morito H., Fujita A.,
Kainuma R., Fukamichi K., Ishida K. Magnetic and martensitic phase transitions
in ferromagnetic Ni–Ga–Fe shape memory alloys.// Appl. Phys. Lett. ‒ 2002. ‒
Vol. 81, N 27. ‒ P. 2360-2362
[14] Omori T., Kamiya N., Sutou Y., Oikawa K., Kainuma R., Ishida K.
Phase transformations in Ni–Ga–Fe ferromagnetic shape memory alloys.//
Materials Science and Engineering. ‒ 2004. ‒ Vol. 378. ‒ P. 403-408.
[15] Chumlyakov Yu. I., Kireeva I. V., Panchenko E. Yu., Kirillov V. A.,
Тimofeeva Е. Е., Kretinina I. V., Danil’son Yu. N., Karaman I., Maier H.,
Cesari E. Thermoelastic martensitic transformations in single crystals with disperse
particles.// Russian Physics Journal. ‒ 2012. ‒ Vol. 54, N 8. ‒ P. 937-950
[16] Efstathiou C., Sehitoglu H., Carroll J., Lambros J., Maier H.J. Full-field
strain evolution during intermartensitic transformations in single-crystal NiFeGa.//
Acta Materialia. ‒ 2008. ‒ Vol. 56. ‒ P. 3791-3799
[17] Тимофеева Е.Е., Панченко Е.Ю., Чумляков Ю.И., Тагильцев А.И.
Закономерности межмартенситных термоупругих превращений в [012]-
монокристаллах ферромагнитных NiFeGa при деформации сжатием.//
Известия высших учебных, Физика. ‒ 2014. ‒ Т. 57. ‒ № 9. ‒ C. 105-113
[18] Kato H., Yasuda Y., Sasaki K. Thermodynamic assessment of the
stabilization effect in deformed shape memory alloy martensite.// Acta Mater. ‒
2011. ‒ Vol. 59. ‒ P. 3955-696451
[19] Hamilton R.F., Sehitoglu H., Efstathiou C. and Maier H.J. Mechanical
response of NiFeGa alloys containing second-phase particles.// Scripta Materialia.
‒2007. ‒ Vol. 57. ‒ P. 497–499

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.