Введение
1 Обзор литературы по проблеме 7
1.1 Назначение сплавов Ni-Al и их структурообразование 9
1.2 Назначение стали Fe86Mn13C и его структурообразование 12
1.3 Назначение сплавов Ti-Ni и их структурообразование 14
1.4 Мартенситные превращения 18
1.5 Пластическая деформация 21
1.6 Межузельные структурные бифуркационные состояния 22
1.7 Структуры Франка-Каспера и их особенности 25
2 Образцы и методы их исследования 27
2.1 Получение образцов 27
2.2 Оборудование для получения образцов 30
2.3 Методы исследования 35
3 Исследование процессов структурообразования при спекании порошков и пластин Al и Ni в условиях давления и высокой температуры 48
3.1 Порошковый композит Al-Ni 50
3.2 Многослойный композит Al-Ni 53
3.3 Модель кластерной самоорганизации из ГЦК в ОЦК решетку.. 56
4 Исследования образцов сплавов Fe86Mn13C и Ni51Ti49 с
мартенситными превращениями 59
4.1 Структурообразования образцов сплава Fe86Mn13C при
мартенситном превращении 59
4.2 Структурообразования в массивных и пленочных образцах
сплава Ni51Ti49 подвергнутых пластической деформации 64
4.3 Мартенситные превращения через промежуточную фазу с ГЦК
решеткой 68
Заключение 74
Список используемых источников
Разработка металлических - интерметаллических композиционных материалов является перспективной задачей для машиностроительных отраслей, и в частности, для авиастроения и судостроения. Чередование пластичных слоев металла и твердых интерметаллических слоев обеспечивает уникальное сочетание свойств, таких как высокая термостойкость, вязкость и пластичность [4, 6, 7].
Особый интерес представляют структурно-фазовые превращения в сплавах с мартенситными превращениями, сопровождающихся обратимыми структурными изменениями. К изучению и описанию механизмов процесса мартенситного превращения посвящено очень много работ [1, 2, 3].
В отличие от упругого деформирования в основе таких эффектов лежат фазовые и структурные превращения, сопровождающиеся обратимыми процессами кооперативного движения атомов, при котором возможно сохранение их соседства, несмотря на большую (20-25 %) деформацию. К таким превращениям относят превращения с эффектом памяти формы.
Под эффектом памяти формы, понимают способность материала устранять в процессе обратного мартенситного превращения, наведенную в мартенситном со-стоянии, деформацию [1, 4]. Проведенные до настоящего времени теоретические и экспериментальные исследования показали, что эффект памяти должен рассматриваться в более широком плане, как комплекс эффектов неупругого поведения, связанных со способностью материалов возвращать накопленную в процессе термомеханического или механического воздействия значительную по величине деформацию.
Процессы структурообразования при мартенситных переходах, при пластической деформации в сплавах с памятью формы до сих пор являются предметом широких дискуссий. Многочисленные концепции, основанные на представлениях
Происходящие при мартенситных переходах процессы, на практике, оказываются более сложными, чем это представлено в существующих ориентационных схемах мартенситных превращений и требуют привлечения новых моделей структурообразования, в частности - кластерных моделей.
Целью данной работы является исследование структурообразования в литых и порошковых изделиях сплавов Al-Ni, Fe-Mn, Ni-Ti, испытывающих мартенситные превращения.
Задачи работы:
1 выполнить исследование методами рентгеноструктурного анализа, оптической и электронной микроскопии процессов структурообразования в порошковых изделиях сплавов Al-Ni, полученных в условиях высокотемпературного спекания и пластической деформации;
2 методами рентгеноструктурного анализа, оптической и электронной микроскопии исследовать микроструктуру образцов сплавов Fe-Mn подвергнутых пластической деформации;
3 методами рентгеноструктурного анализа, оптической и дифракции электронов исследовать структурно-фазовые превращения образцов сплавов Ni-Ti, при пластической деформации;
4 развить модельные представления особенностей структурообразования с позиции самоорганизации трехмерных кластеров в условиях пластической деформации.
1 Методами рентгеноструктурного анализа, оптической и электронной микроскопии исследованы структурно-фазовые превращения и продукты реакции спекания порошков Al-Ni и многослойных композитов из алюминия и никеля в условиях высоких давлений и температур.
2 Методами рентгеноструктурного анализа, оптической и электронной микроскопии и дифракции электронов исследована микроструктура утоненных образцов сплава Ni51Ti49, подвергнутого растягивающей нагрузке.
3 Методами рентгеноструктурного анализа, оптической и электронной микроскопии исследована микроструктура образцов сплавов Fe-Mn подвергнутого пластической деформации.
4 Обнаружено формирование высокотемпературных атомно-упорядоченных фаз в условиях высоких давлений и температур.
5 Предложена кластерная модель структурного превращения из ГЦК исходных Al и Ni в структуру В2 с ОЦК решеткой и Ni2Al3 с ГПУ-решеткой по механизму «сдвиг-поворот», переключающему химические связи в кристаллической решетке.
6 Показано, что при мартенситных превращениях создаются условия для структурных фазовых превращений путем переориентации кластеров.
7 Показана возможность существования мартенситной фазы с ГЦК- решеткой в сплавах Ni51Ti49, Fe86Mn13C.
8 С позиции модульной самоорганизации предложена схема мартенситных превращений в сплавах Ni51Ti49, Fe86Mn13C из структуры В2 (ОЦК решетка) в структуру В19' (ГПУ решетка) через промежуточную фазу с ГЦК-решеткой.
Независимо от выбора материалов просматривается одна и та же схема структурообразования, которая сводится к самоорганизации кластеров тетраэдров и октаэдров в условиях внешних воздействий, которые приводят к структурным превращениям.
Благодарю за помощь в работе сотрудников Института физики им.Киренского: Шабанова А.В., Волочаева М.Н., а также сотрудников ПИ СФУ: Абкаряна А.К., Носкова Ф.М., аспиранта ПИ СФУ Джес А.В.
