ОРИЕНТАЦИОННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТА ПАМЯТИ ФОРМЫ В МОНОКРИСТАЛЛАХ FeMnCrNiSi ПРИ ТЕРМОУПРУГОМ у-е МАРТЕНСИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ

РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Теория мартенситных превращений 7
1.1 Основные закономерности мартенситного превращения 7
1.2 Термоупругие и нетермоупругие мартенситные превращения 10
1.3 Термодинамика мартенситного превращения 11
1.4 у-е мартенситные превращения в сплавах на основе железа 16
2. Постановка задач и методика эксперимента 26
2.1 Постановка задач 26
2.2 Методика эксперимента 29
3. Результаты эксперимента и их обсуждение 31
3.1 Критические напряжения в [144]- и [111]-ориентированных монокристаллах
сплава Fe - 15 % Mn - 10 % Cr - 8 % Ni - 4 % Si (масс. %) при деформации растяжением 31
3.2 о(е) - кривые, коэффициент деформационного упрочнения и эффект памяти формы в [144]- и [111]-ориентированных монокристаллах сплава Fe - 15 % Mn - 10 % Cr - 8 % Ni - 4 % Si (масс. %) при деформации растяжением
35 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 44
Купить

Актуальность работы. Сплавы с термоупругим эффектом памяти формы (ЭПФ) привлекают большое внимание в связи с их широким практическим применением во многих областях науки и промышленности. Одним из перспективных сплавов с ЭПФ, которые используются в основном в медицине, являются сплавы на основе никелида титана [1 - 8]. Однако, в последние годы все большее внимание уделяется сталям на основе Fe-Mn-Si благодаря их высокой коррозионной стойкости и высоким усталостным характеристикам. Кроме того, стали на основе Fe-Mn-Si известны как наиболее дешевые сплавы с ЭПФ, использование которых подходит для создания больших конструкционных элементов. Например, они могут быть использованы в качестве муфт для бесшовных соединений труб различной толщины и диаметра и из разных материалов, в том числе из тех, которые не подлежат сварке и пайке, и в качестве демпферов, поглощающих сейсмическую энергию при землетрясениях [9].
Сплавы на основе Fe-Mn-Si имеют неупорядоченную гранецентрированная кубическую решетку (ГЦК). В них в зависимости от ориентации, химического состава, а, следовательно, энергии дефекта упаковки уду, наблюдаются три фундаментальных механизма деформации: дислокационное скольжение (уду выше 35 мДж/м2), механическое двойникование (уду = 12 - 35 мДж/м2) и ГЦК (у) ^ ГПУ (гексагональная плотноупакованная решетка) (е) мартенситное превращение (МП) (уду ниже 18 мДж/м2) [9, 10]. На моно - и поликристаллах ряда сплавов на основе Fe - Mn, Fe - Mn - Si, Fe - Ni - Cr - Mn, Fe - Ni - Cr - Mn - Si показано, что развитие у - е МП приводит к появлению ЭПФ до 9 %, который обусловлен обратимым движением частичных дислокаций Шокли a/6 <112>. В настоящее время идет поиск условий для улучшения функциональных и механических свойств сплавов на основе Fe - Mn - Si. В этом случае, именно исследование свойств этих сплавов на монокристаллах позволяет глубже понять кристаллографические особенности поведения материала, а также исследовать механические и функциональные свойства этих сплавов без влияния границ зерен.
Целью выпускной квалификационной работы бакалавра является исследование эффекта памяти формы в [144]- и [111]-монокристаллах Fe - 15 % Mn - 10 % Cr - 8 % Ni - 4 % Si (масс. %) при термоупругом у - е МП.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Исследовать температурную зависимость критических напряжений Окр в температурном интервале 77 - 573 К при деформации растяжением;
2. Исследование с(е) - кривых, коэффициента деформационного упрочнения и пластичности в [144]- и [111]- ориентированных монокристаллах.
3. Исследовать эффект памяти формы после деформации растяжением до заданной деформации £зад при температуре вблизи температуры начала прямого МП Ms и последующего нагрева выше температуры конца обратного МП Af в [144]- и [111]- ориентированных монокристаллах.
Научная новизна работы. На [144]- и [111]-монокристаллах FeMnCrNiSi при деформации растяжением впервые:
- Установлена ориентационная зависимость критических напряжений, необходимых для развития мартенситного превращения под нагрузкой.
- Показано, что вид с(е) - кривых течения, коэффициент деформационного упрочнения 0 и пластичность зависят от ориентации кристалла: в монокристаллах [144]-ориентации пластичность равна 190 %, 0 = 1300 МПа; в [111]-кристаллах пластичность равна 77 %, 0 = 2000 МПа.
- Установлено, что монокристаллы FeMnCrNiSi обладают эффектом памяти формы, величина которого зависит от ориентации: в [1144]-кристаллах максимальное значение эффекта памяти формы составила 10.7 %, а в [111]-кристаллах - 9.7 %.
Научно-практическая значимость работы. Обнаруженные в кристаллах FeMnCrNiSi закономерности влияния ориентации кристалла на уровень критических напряжений, вид с(е) - кривых течения, величину коэффициента деформационного упрочнения и величину ЭПФ могут быть использованы для развития теории термоупругих мартенситных превращений и для анализа функциональных и прочностных свойств в текстурированных поликристаллах или олигокристаллах сталей на основе Fe-Mn-Si.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Экспериментально установленная ориентационная и температурная зависимость критических напряжений при образовании мартенсита под нагрузкой в [111]- и [144]-монокристаллах сплава Fe - 15 % Mn - 10 % Cr - 8 % Ni - 4 % Si (масс. %) и ее обоснование, основанное на уравнении Клапейрона-Клаузиуса.
2. Экспериментально обнаруженная ориентационная зависимость вида о(е) - кривых течения и величины эффекта памяти формы при термоупругом у - в мартенситном превращении.
Апробация работы. Материалы выпускной квалификационной работы бакалавра были представлены на конференциях различного уровня: Международной научно-технической молодежной конференции «Перспективные материалы конструкционного и медицинского назначения» (Томск, 26 - 30 ноября 2018 г.), Двадцать пятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Крым, 19 - 26 апреля 2019 г.).
Публикации. По материалам выпускной квалификационной работы бакалавра опубликовано 2 работы: тезисы в сборниках трудов и материалов международных и всероссийских научных конференций.

Купить