📄Работа №183729
Тема: Исследование влияния ориентации на термоупругие свойства в монокристаллах сплава FeNiCoAlTa при γ-α' мартенситном превращении
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Физика
Объем:
60 листов
Год:
2016
Просмотров:
74
4600
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Реферат 2
Введение 5
1 Теория мартенситного превращения 7
1.1 Общие характеристики мартенситного превращения 7
1.2 Термоупругое и нетермоупругое мартенситное превращение 11
1.3 Термодинамика мартенситного превращения 14
1.4 Мартенситное превращение под нагрузкой 18
1.5 Кристаллография мартенситных превращений 21
1.6 Эффект памяти формы и сверхэластичность 23
2 Постановка задач исследования и методика эксперимента 28
2.1 Постановка задач исследования 28
2.2 Методика эксперимента 31
3 Функциональные и механические свойства монокристаллов сплава
FeNiCoAlTa 34
3.1 Влияние времени старения на мартенситное превращение в
монокристаллах сплава FeNiCoAlTa при деформации растяжением 34
3.2 Сверхэластичность в монокристаллах FeNiCoAlTa и ее зависимость от
ориентации и способа деформации 42
Заключение 51
Список использованной литературы 52
Введение 5
1 Теория мартенситного превращения 7
1.1 Общие характеристики мартенситного превращения 7
1.2 Термоупругое и нетермоупругое мартенситное превращение 11
1.3 Термодинамика мартенситного превращения 14
1.4 Мартенситное превращение под нагрузкой 18
1.5 Кристаллография мартенситных превращений 21
1.6 Эффект памяти формы и сверхэластичность 23
2 Постановка задач исследования и методика эксперимента 28
2.1 Постановка задач исследования 28
2.2 Методика эксперимента 31
3 Функциональные и механические свойства монокристаллов сплава
FeNiCoAlTa 34
3.1 Влияние времени старения на мартенситное превращение в
монокристаллах сплава FeNiCoAlTa при деформации растяжением 34
3.2 Сверхэластичность в монокристаллах FeNiCoAlTa и ее зависимость от
ориентации и способа деформации 42
Заключение 51
Список использованной литературы 52
📖 Аннотация
Работа посвящена исследованию влияния кристаллографической ориентации на термоупругие свойства монокристаллов сплава Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат.%) при γ-α' мартенситном превращении. Актуальность исследования обусловлена необходимостью систематического изучения механизмов управления функциональными свойствами, такими как эффект памяти формы и сверхэластичность, в перспективных железосодержащих сплавах, где роль дисперсных выделений γ'-фазы и анизотропии монокристаллов остается недостаточно раскрытой. В ходе работы экспериментально установлено, что выделение частиц γ'-фазы в результате старения переводит кинетику мартенситного превращения из нетермоупругой в термоупругую, что является необходимым условием для проявления функциональных свойств. Показано, что монокристаллы, ориентированные вдоль направления [001], демонстрируют наивысшие прочностные характеристики высокотемпературной фазы, а также максимальные величины обратимой деформации при сверхэластичности и эффекте памяти формы при деформации растяжением. Теоретическая основа исследования базируется на классических трудах по мартенситным превращениям, таких как работы Лободюк В.А., Гуляев А.П. и Максимова О.П. Полученные результаты имеют практическую значимость для разработки новых функциональных материалов, применяемых в микросистемной технике, авиакосмической промышленности и медицине, где требуются материалы с управляемыми механическими и восстановительными свойствами.
📖 Введение
В настоящее время одной из актуальных проблем в развитии современных технологий является поиск материалов с уникальными функциональными свойствами, такими как эффект памяти формы (ЭПФ) и эффект сверхэластичности (СЭ), которыми обладают сплавы, испытывающие мартенситные превращения (МП). Научный интерес представляется не только в поиске и создании таких материалов, но и в контроле и улучшении их свойств. Наличие таких функциональных свойств является необходимым условием для практического использования материалов, склонных к разрушению, износу. Сплавы с этими свойствами обладают значительной прочностью и пластичностью, большими обратимыми деформациями, а так же высокой стабильностью функциональных свойств. Все эти свойства находят широкое применение в современных технологиях. Распространение они получили в медицине, атомной и микросистемной технике, авиакосмической промышленности, в строительной области в качестве конструкционных материалов.
В последнее время возрос интерес к сплавам на основе железа, которые благодаря своей высокой прочности получили распространение в промышленности как конструкционные материалы и могут проявлять функциональные свойства за счет у-а' МП (у-ГЦК - гранецентрированная кубическая решетка, a'-ОЦТ - объемно-центрированная тетрагональная решетка) [1 - 5]. Железосодержащие сплавы имеют неупорядоченную структуру, и в них происходит развитие нетермоупругого МП [4, 5]. Для того чтобы железосодержащий сплав изменил свою кинетику превращения от нетермоупругого характера к термоупругому, используют старение, в процессе которого происходит выделение атомноупорядоченных частиц у'-фазы [3]. Выделение частиц у'-фазы приводит к повышению уровня напряжений высокотемпературной фазы, уменьшению модуля сдвига аустенита, изменению механизма деформации с инвариантной решеткой от скольжения к двойникованию [4 - 8]. Одним из перспективных ферромагнитных железосодержащих сплавов с возможностью получения ЭПФ и СЭ в широком температурном интервале является сплав Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат. %). В настоящее время в литературе отсутствуют систематические исследования влияния дисперсных частиц у'-фазы на механические и функциональные свойства монокристаллов сплава FeNiCoAlTa. В связи с этим, актуальность настоящей работы не вызывает сомнений. Для проведения исследований на сплаве FeNiCoAlTa были выбраны монокристаллы, а не поликристаллы, поскольку из-за сильной анизотропии свойств поликристаллы оказываются хрупкими, в отличие от монокристаллов, у которых отсутствуют границы зерен, оказывающие влияние на развитие МП. Так же именно на монокристаллах путем выбора ориентации и способа деформации - растяжения/сжатия - можно достичь значительные по величине деформации превращений и получить экспериментальное подтверждение теоретически предсказанных значений величины деформации решетки е0 для разных ориентаций при растяжении или сжатии для у-а'-МП.
Таким образом, целью выпускной квалификационной работы является исследование влияния времени старения и способа деформации на величину деформации превращения, ориентационной зависимости величины эффекта памяти формы при охлаждении/нагреве под постоянной растягивающей нагрузкой, величины сверхэластичности и механического гистерезиса До, уровня осевых напряжений о0>1 в широком температурном интервале.
По материалам выпускной квалификационной работы опубликовано 5 работ, в том числе 1 статья в журнале, цитируемом в Web of Science, Scopus, 4 статьи в сборниках трудов и материалов международных и всероссийских научных конференций.
В последнее время возрос интерес к сплавам на основе железа, которые благодаря своей высокой прочности получили распространение в промышленности как конструкционные материалы и могут проявлять функциональные свойства за счет у-а' МП (у-ГЦК - гранецентрированная кубическая решетка, a'-ОЦТ - объемно-центрированная тетрагональная решетка) [1 - 5]. Железосодержащие сплавы имеют неупорядоченную структуру, и в них происходит развитие нетермоупругого МП [4, 5]. Для того чтобы железосодержащий сплав изменил свою кинетику превращения от нетермоупругого характера к термоупругому, используют старение, в процессе которого происходит выделение атомноупорядоченных частиц у'-фазы [3]. Выделение частиц у'-фазы приводит к повышению уровня напряжений высокотемпературной фазы, уменьшению модуля сдвига аустенита, изменению механизма деформации с инвариантной решеткой от скольжения к двойникованию [4 - 8]. Одним из перспективных ферромагнитных железосодержащих сплавов с возможностью получения ЭПФ и СЭ в широком температурном интервале является сплав Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат. %). В настоящее время в литературе отсутствуют систематические исследования влияния дисперсных частиц у'-фазы на механические и функциональные свойства монокристаллов сплава FeNiCoAlTa. В связи с этим, актуальность настоящей работы не вызывает сомнений. Для проведения исследований на сплаве FeNiCoAlTa были выбраны монокристаллы, а не поликристаллы, поскольку из-за сильной анизотропии свойств поликристаллы оказываются хрупкими, в отличие от монокристаллов, у которых отсутствуют границы зерен, оказывающие влияние на развитие МП. Так же именно на монокристаллах путем выбора ориентации и способа деформации - растяжения/сжатия - можно достичь значительные по величине деформации превращений и получить экспериментальное подтверждение теоретически предсказанных значений величины деформации решетки е0 для разных ориентаций при растяжении или сжатии для у-а'-МП.
Таким образом, целью выпускной квалификационной работы является исследование влияния времени старения и способа деформации на величину деформации превращения, ориентационной зависимости величины эффекта памяти формы при охлаждении/нагреве под постоянной растягивающей нагрузкой, величины сверхэластичности и механического гистерезиса До, уровня осевых напряжений о0>1 в широком температурном интервале.
По материалам выпускной квалификационной работы опубликовано 5 работ, в том числе 1 статья в журнале, цитируемом в Web of Science, Scopus, 4 статьи в сборниках трудов и материалов международных и всероссийских научных конференций.
✅ Заключение
1. На монокристаллах сплава Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат. %) экспериментально установлено, что выделение дисперсных частиц у'-фазы приводит к изменению кинетики мартенситного превращения от нетермоупругой к термоупругой, в связи с чем в исследуемом материале имеет место у-а'-МП с эффектом памяти формы и сверхэластичности.
2. Установлено, что в монокристаллах сплава Fe-28Ni-17Co-11,5Al- 2,5Ta (ат. %), ориентированных вдоль [001]-направления, при деформации растяжением уровень прочностных свойств высокотемпературной фазы, температура Md и напряжения o0,1(Md), величина эффекта памяти формы еЭПФ и сверхэластичности ;<Э, величина механического гистерезиса До и стабильность функциональных свойств зависят от размера частиц у'-фазы. Максимальная величина сверхэластичности еСЭ = 9,2 % наблюдается при размере дисперсных частиц d < 3 нм.
3. Показано, что в монокристаллах Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат. %), состаренных при 973 К в течение 0,5 ч, при деформации растяжением величина обратимой деформации в экспериментах по изучению сверхэластичного поведения зависит от ориентации кристалла: еСЭ[001] > £СЭ[ 1 11] > £СЭ[ 123]. Превышение экспериментально полученного значения £СЭ = 9,2 % от теоретической величины деформации решетки для [001]-кристаллов объясняется наличием дополнительного упругого двойникования по (110) плоскостям в а'-мартенсите.
4. На монокристаллах Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат. %), состаренных при 973 К в течение 0,5 ч, при деформации растяжением установлено, что величина а = do0,1/dT зависит от ориентации кристалла. Зависимость величины а = do0,1/dT находится в полном соответствии с отношением Клапейрона-Клаузиуса.
5. Экспериментально установлено, что величина сверхэластичности в
монокристаллах Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат. %) зависит от способа деформации: при деформации растяжением в [001]-кристаллах величина
сверхэластичности равна 9,2 %, а при деформации сжатием - 14,5 %. При
деформации сжатием большое значение величины сверхэластичности достигается за счет процесса раздвойникования.
2. Установлено, что в монокристаллах сплава Fe-28Ni-17Co-11,5Al- 2,5Ta (ат. %), ориентированных вдоль [001]-направления, при деформации растяжением уровень прочностных свойств высокотемпературной фазы, температура Md и напряжения o0,1(Md), величина эффекта памяти формы еЭПФ и сверхэластичности ;<Э, величина механического гистерезиса До и стабильность функциональных свойств зависят от размера частиц у'-фазы. Максимальная величина сверхэластичности еСЭ = 9,2 % наблюдается при размере дисперсных частиц d < 3 нм.
3. Показано, что в монокристаллах Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат. %), состаренных при 973 К в течение 0,5 ч, при деформации растяжением величина обратимой деформации в экспериментах по изучению сверхэластичного поведения зависит от ориентации кристалла: еСЭ[001] > £СЭ[ 1 11] > £СЭ[ 123]. Превышение экспериментально полученного значения £СЭ = 9,2 % от теоретической величины деформации решетки для [001]-кристаллов объясняется наличием дополнительного упругого двойникования по (110) плоскостям в а'-мартенсите.
4. На монокристаллах Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат. %), состаренных при 973 К в течение 0,5 ч, при деформации растяжением установлено, что величина а = do0,1/dT зависит от ориентации кристалла. Зависимость величины а = do0,1/dT находится в полном соответствии с отношением Клапейрона-Клаузиуса.
5. Экспериментально установлено, что величина сверхэластичности в
монокристаллах Fe-28Ni-17Co-11,5Al-2,5Ta (ат. %) зависит от способа деформации: при деформации растяжением в [001]-кристаллах величина
сверхэластичности равна 9,2 %, а при деформации сжатием - 14,5 %. При
деформации сжатием большое значение величины сверхэластичности достигается за счет процесса раздвойникования.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.