ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СОСТАРЕННЫХ ПОД НАГРУЗКОЙ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ CoNiAl С ТЕРМОУПРУГИМИ B2-L1O МАРТЕНСИТНЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ
|
РЕФЕРАТ 3
Введение 3
1 Влияние старения под нагрузкой на микроструктуру и функциональные свойства сплавов с памятью формы 7
1.1 Ориентированный рост дисперсных частиц при старении под нагрузкой в
аустенитном состоянии 7
1.2 Эффекты стабилизации мартенсита при старении в мартенситном состоянии 17
1.3 Закономерности развития термоупругих B2-L10 мартенситных превращений в сплаве
CoNiAl 22
2 Методика эксперимента 26
3 Высокотемпературная сверхэластичность и двусторонний эффект памяти формы в
ферромагнитных монокристаллах CoNiAl 30
3.1 Термоупругие B2-L10 мартенситные превращения и микроструктура в закаленных и
состаренных в аустенитном состоянии монокристаллах CossNissAho 30
3.2 Сверхэластичность и ее циклическая стабильность в закаленных и состаренных в
аустенитном и мартенситном состояниях монокристаллах Co3sNi3sAl30 37
3.3 Условия наблюдения двустороннего эффекта памяти формы и его циклическая
стабильность в монокристаллах Co3sNi3sAl30 46
Выводы 56
Список использованной литературы 59
Введение 3
1 Влияние старения под нагрузкой на микроструктуру и функциональные свойства сплавов с памятью формы 7
1.1 Ориентированный рост дисперсных частиц при старении под нагрузкой в
аустенитном состоянии 7
1.2 Эффекты стабилизации мартенсита при старении в мартенситном состоянии 17
1.3 Закономерности развития термоупругих B2-L10 мартенситных превращений в сплаве
CoNiAl 22
2 Методика эксперимента 26
3 Высокотемпературная сверхэластичность и двусторонний эффект памяти формы в
ферромагнитных монокристаллах CoNiAl 30
3.1 Термоупругие B2-L10 мартенситные превращения и микроструктура в закаленных и
состаренных в аустенитном состоянии монокристаллах CossNissAho 30
3.2 Сверхэластичность и ее циклическая стабильность в закаленных и состаренных в
аустенитном и мартенситном состояниях монокристаллах Co3sNi3sAl30 37
3.3 Условия наблюдения двустороннего эффекта памяти формы и его циклическая
стабильность в монокристаллах Co3sNi3sAl30 46
Выводы 56
Список использованной литературы 59
Актуальность работы. В настоящее время большое внимание уделяется разработке новых функциональных материалов с термоупругими мартенситными превращениями (МП), проявляющими эффект памяти формы (ЭПФ) и сверхэластичность (СЭ), для применения в инновационных технологиях авиационно-космической промышленности. Разрабатываемые материалы должны удовлетворять следующим требованиям: иметь широкий диапазон рабочих температур, причем выше 100 °С и выдерживать при эксплуатации циклические воздействия температуры и/или нагрузки без деградации функциональных свойств. К числу таких материалов относятся сплавы, например, NiTi легированные элементами Zr, Hf, Pt и Pd, а также ('iiZn с добавление элементов Al, Si, Sn, Ga и Mn [1, 2]. Для этих сплавов температура начала прямого МП Ms имеет высокое значение, соответствующее условиям эксплуатации при T > 100 °С. Однако, ряд проблем осложняет практическое применение данных материалов. Например, сплавы NiTi и ZrCu демонстрируют слабую циклическую стабильность СЭ свойств, а легирующие элементы Pt и Pb имеют высокую стоимость. Хотя сплавы на основе Cu и имеют приемлемую стоимость, но низкий уровень напряжений превращения препятствует их широкому применению. Особый интерес представляют ферромагнитные сплавы системы NiMnGa, которые демонстрируют обратимую магнитоиндуцированную деформацию ~ 10 %. Ключевыми проблемами этого материала являются его хрупкость и легколетучесть элемента Mn. Замена Mn элементом Fe в этой системе, приводит к новой проблеме, а именно к окислению Fe [3, 4].
Ферромагнитный сплав CoNiAl является перспективным, вследствие недорогих составляющих и широкой области температур термоупругого B2-L1O МП (от - 150 °С до + 200 °С), с которым связаны ЭПФ и высокотемпературная СЭ до + 290 °С [3, 5 - 7]. В дополнение к этому, данные сплавы можно использовать для покрытий изделий, т. к. они обладают высокой стойкостью к окислению. Еще одним преимуществом ферромагнитного сплава CoNiAl является магнитоиндуцированная деформация до 3,3 % при одновременном воздействии внешних напряжений и магнитного поля [3, 8].
Показано, что монокристаллы сплава CoNiAl демонстрируют совершенную высокотемпературную СЭ за счет выделения дисперсных частиц при старении: неравноосные частицы s-Co с ГПУ-решеткой, вытянутые вдоль ~ <111>B2, частицы a-Co c ГЦК-решеткой, частицы у'-фазы с L12-структурой и также возможно выделение сверхструктур типа A2B и A5B3 [5 - 7, 9].
Существенно расширить границы применения данных функциональных материалов возможно за счет создания условий для проявления двустороннего эффекта памяти формы (ДЭПФ), который заключается в способности сплава без внешних нагрузок испытывать
самопроизвольную деформацию при охлаждении/нагреве [10, 11]. Это уникальное свойство наблюдается после специальной подготовки материала (термомеханическая обработка (ТМО) и/или тренировка) за счет создания в нем внутренних дальнодействующих полей напряжений, влияющих на отбор вариантов мартенсита при охлаждении в свободном состоянии. Использование материалов с ДЭПФ, например, в авиационно-космической промышленности, позволит упростить конструкции устройств, улучшить пилотажные характеристики, снизить уровень шума и вибраций. На сегодняшний день применение таких функциональных материалов осложняется низкой циклической устойчивостью
функциональных характеристик ДЭПФ и СЭ. Поэтому одной из актуальных задач является изучение способов повышения циклической стабильности функциональных свойств. Предполагается, что повысить циклическую стабильность функциональных свойств в монокристаллах сплава CoNiAl возможно за счет старения под нагрузкой в аустенитном и/или мартенситном состояниях. Высокой циклической устойчивости ДЭПФ и СЭ в этом случае будут способствовать, во-первых, упрочнение высокотемпературной В2-фазы наноразмерными дисперсными частицами. Во-вторых, внутренние дальнодействующие поля напряжений, обеспечивающие проявление ДЭПФ за счет ориентированного роста дисперсных частиц, должны слабо зависеть от числа циклов охлаждение/нагрев, в отличие от фазового наклепа, возникающего в образцах при тренировке, и, следовательно, будут способствовать высокой стабильности ДЭПФ. Ранее такие эксперименты на монокристаллах сплава CoNiAl не проводились в других группах исследователей России и за рубежом.
Целью магистерской диссертации является изучить влияние старения под нагрузкой в аустенитном и мартенситном состояниях на развитие термоупругих B2-L10 МП, высокотемпературную СЭ, односторонний и двусторонний ЭПФ и их циклическую стабильность в монокристаллах СоззМззАИо (ат. %), ориентированных вдоль [001]в2- направления.
В соответствии с указанной целью настоящей работы, при проведении экспериментальных исследований решались следующие задачи:
1. Исследовать закономерности развития термоупругих B2-L10 МП в зависимости от микроструктуры в закаленных и состаренных в аустенитном состоянии без и под нагрузкой монокристаллах Co3sNi3sAl30.
з. Выяснить влияние старения под нагрузкой в аустенитном и мартенситном
состояниях на температурный интервал наблюдения СЭ, величины механического гистерезиса, обратимой деформации и критических напряжений образования мартенсита при деформации сжатием в [001]в2-монокристаллах Co.^Ni.^Ahu.
4. В закаленных и состаренных в аустенитном и мартенситном состояниях [001]в2-монокристаллах Co.^Ni.^Ahi, определить условия наблюдения ДЭПФ и исследовать его циклическую стабильность в зависимости от режима ТМО.
Научная новизна работы.
1. Созданы оптимальные условия для реализации СЭ в широком температурном интервале от 193 К до 563 К с узким механическим гистерезисом До < 60 МПа и высоким коэффициентом эффективности использования материала для актюаторов п = 0,97 за счет ориентированного роста наноразмерных частиц s-Co в нанокомпозитах на основе [001]в2- монокристаллов Co.^Ni.^Ahi,, состаренных под сжимающей нагрузкой 100 МПа, приложенной вдоль [011]в2-направления.
внутренние дальнодействующие поля напряжений, необходимые для реализации ДЭПФ с величиной обратимой деформации |£ДЭПФ| = 2,2 - 3,1 %, можно создать за счет изотермической тренировки нагрузка/разгрузка в закаленных кристаллах и с помощью старения под сжимающей нагрузкой в аустенитном и мартенситном состояниях, варьируя температурный интервал рабочих температур, величину и знак обратимой деформации и циклическую стабильность данного эффекта.
Практическая значимость работы. Научно-практическая ценность результатов исследования заключается в дальнейшем развитии и усовершенствовании известных физических представлений о термоупругих МП в высокопрочных нанокомпозитах, разработки физических принципов создания высокопрочных материалов на основе монокристаллов сплавов CoNiAl с ДЭПФ и высокотемпературной СЭ и высокой циклической стабильностью функциональных свойств, что необходимо для их практического применения в качестве исполнительных механизмов в робототехнике, клапанах, тепловых реле в устройствах автомобильной и авиакосмической промышленности, микросистемной технике.
Данная диссертационная работа выполнена в соответствии с программой НИР, проводимой по 2 грантам РФФИ № 16-08-00179, № 13-03-98024 и в рамках Программы повышения конкурентоспособности ТГУ №8.1.04.2015.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Экспериментальное доказательство ориентированного роста дисперсных неравноосных частиц i-Co c ГПУ-решеткой при старении 673 К в аустенитном состоянии монокристаллов Co.^Ni.^Aho под сжимающей нагрузкой 100 МПа вдоль [011]в2- направления. Состаренные под нагрузкой монокристаллы Co.^Ni.^Ahu при деформации сжатием вдоль [001]в2-направления демонстрируют широкий температурный интервал развития СЭ от 193 К до 563 К с величиной механического гистерезиса До < 60 МПа и коэффициентом эффективности использования материала для актюаторов п = 0,97.
3. Экспериментально установленные условия проявления ДЭПФ в
монокристаллах Co3sNi3sAl30 за счет создания внутренних дальнодействующих полей напряжений в закаленных кристаллах при изотермической тренировке в циклах нагрузка/разгрузка в условиях СЭ и при старении под нагрузкой в аустенитном и мартенситном состояниях. | Ц Ц [ | I
!111111т111111т111111111111т1111ютк|||1Ш1ю^|||||111ю^1и11111т|к|ЭПФ^
||||ч11|11||||||11|^11Ц||||Д1ПФ^^
Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на следующих конференциях: III Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике» (Томск, 2014); XII Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск, 2014); International Conference on High-Temperature Shape Memory Alloys (Wildbad Kreuth, Germany, 2015); Международной конференции «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» (Томск, 2015); Второй Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве» (Томск, 2015); the European Symposium on Martensitic Transformations (Antwerp, Belgium, 2015); XV Российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела» (Томск, 2016).
Ферромагнитный сплав CoNiAl является перспективным, вследствие недорогих составляющих и широкой области температур термоупругого B2-L1O МП (от - 150 °С до + 200 °С), с которым связаны ЭПФ и высокотемпературная СЭ до + 290 °С [3, 5 - 7]. В дополнение к этому, данные сплавы можно использовать для покрытий изделий, т. к. они обладают высокой стойкостью к окислению. Еще одним преимуществом ферромагнитного сплава CoNiAl является магнитоиндуцированная деформация до 3,3 % при одновременном воздействии внешних напряжений и магнитного поля [3, 8].
Показано, что монокристаллы сплава CoNiAl демонстрируют совершенную высокотемпературную СЭ за счет выделения дисперсных частиц при старении: неравноосные частицы s-Co с ГПУ-решеткой, вытянутые вдоль ~ <111>B2, частицы a-Co c ГЦК-решеткой, частицы у'-фазы с L12-структурой и также возможно выделение сверхструктур типа A2B и A5B3 [5 - 7, 9].
Существенно расширить границы применения данных функциональных материалов возможно за счет создания условий для проявления двустороннего эффекта памяти формы (ДЭПФ), который заключается в способности сплава без внешних нагрузок испытывать
самопроизвольную деформацию при охлаждении/нагреве [10, 11]. Это уникальное свойство наблюдается после специальной подготовки материала (термомеханическая обработка (ТМО) и/или тренировка) за счет создания в нем внутренних дальнодействующих полей напряжений, влияющих на отбор вариантов мартенсита при охлаждении в свободном состоянии. Использование материалов с ДЭПФ, например, в авиационно-космической промышленности, позволит упростить конструкции устройств, улучшить пилотажные характеристики, снизить уровень шума и вибраций. На сегодняшний день применение таких функциональных материалов осложняется низкой циклической устойчивостью
функциональных характеристик ДЭПФ и СЭ. Поэтому одной из актуальных задач является изучение способов повышения циклической стабильности функциональных свойств. Предполагается, что повысить циклическую стабильность функциональных свойств в монокристаллах сплава CoNiAl возможно за счет старения под нагрузкой в аустенитном и/или мартенситном состояниях. Высокой циклической устойчивости ДЭПФ и СЭ в этом случае будут способствовать, во-первых, упрочнение высокотемпературной В2-фазы наноразмерными дисперсными частицами. Во-вторых, внутренние дальнодействующие поля напряжений, обеспечивающие проявление ДЭПФ за счет ориентированного роста дисперсных частиц, должны слабо зависеть от числа циклов охлаждение/нагрев, в отличие от фазового наклепа, возникающего в образцах при тренировке, и, следовательно, будут способствовать высокой стабильности ДЭПФ. Ранее такие эксперименты на монокристаллах сплава CoNiAl не проводились в других группах исследователей России и за рубежом.
Целью магистерской диссертации является изучить влияние старения под нагрузкой в аустенитном и мартенситном состояниях на развитие термоупругих B2-L10 МП, высокотемпературную СЭ, односторонний и двусторонний ЭПФ и их циклическую стабильность в монокристаллах СоззМззАИо (ат. %), ориентированных вдоль [001]в2- направления.
В соответствии с указанной целью настоящей работы, при проведении экспериментальных исследований решались следующие задачи:
1. Исследовать закономерности развития термоупругих B2-L10 МП в зависимости от микроструктуры в закаленных и состаренных в аустенитном состоянии без и под нагрузкой монокристаллах Co3sNi3sAl30.
з. Выяснить влияние старения под нагрузкой в аустенитном и мартенситном
состояниях на температурный интервал наблюдения СЭ, величины механического гистерезиса, обратимой деформации и критических напряжений образования мартенсита при деформации сжатием в [001]в2-монокристаллах Co.^Ni.^Ahu.
4. В закаленных и состаренных в аустенитном и мартенситном состояниях [001]в2-монокристаллах Co.^Ni.^Ahi, определить условия наблюдения ДЭПФ и исследовать его циклическую стабильность в зависимости от режима ТМО.
Научная новизна работы.
1. Созданы оптимальные условия для реализации СЭ в широком температурном интервале от 193 К до 563 К с узким механическим гистерезисом До < 60 МПа и высоким коэффициентом эффективности использования материала для актюаторов п = 0,97 за счет ориентированного роста наноразмерных частиц s-Co в нанокомпозитах на основе [001]в2- монокристаллов Co.^Ni.^Ahi,, состаренных под сжимающей нагрузкой 100 МПа, приложенной вдоль [011]в2-направления.
внутренние дальнодействующие поля напряжений, необходимые для реализации ДЭПФ с величиной обратимой деформации |£ДЭПФ| = 2,2 - 3,1 %, можно создать за счет изотермической тренировки нагрузка/разгрузка в закаленных кристаллах и с помощью старения под сжимающей нагрузкой в аустенитном и мартенситном состояниях, варьируя температурный интервал рабочих температур, величину и знак обратимой деформации и циклическую стабильность данного эффекта.
Практическая значимость работы. Научно-практическая ценность результатов исследования заключается в дальнейшем развитии и усовершенствовании известных физических представлений о термоупругих МП в высокопрочных нанокомпозитах, разработки физических принципов создания высокопрочных материалов на основе монокристаллов сплавов CoNiAl с ДЭПФ и высокотемпературной СЭ и высокой циклической стабильностью функциональных свойств, что необходимо для их практического применения в качестве исполнительных механизмов в робототехнике, клапанах, тепловых реле в устройствах автомобильной и авиакосмической промышленности, микросистемной технике.
Данная диссертационная работа выполнена в соответствии с программой НИР, проводимой по 2 грантам РФФИ № 16-08-00179, № 13-03-98024 и в рамках Программы повышения конкурентоспособности ТГУ №8.1.04.2015.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Экспериментальное доказательство ориентированного роста дисперсных неравноосных частиц i-Co c ГПУ-решеткой при старении 673 К в аустенитном состоянии монокристаллов Co.^Ni.^Aho под сжимающей нагрузкой 100 МПа вдоль [011]в2- направления. Состаренные под нагрузкой монокристаллы Co.^Ni.^Ahu при деформации сжатием вдоль [001]в2-направления демонстрируют широкий температурный интервал развития СЭ от 193 К до 563 К с величиной механического гистерезиса До < 60 МПа и коэффициентом эффективности использования материала для актюаторов п = 0,97.
3. Экспериментально установленные условия проявления ДЭПФ в
монокристаллах Co3sNi3sAl30 за счет создания внутренних дальнодействующих полей напряжений в закаленных кристаллах при изотермической тренировке в циклах нагрузка/разгрузка в условиях СЭ и при старении под нагрузкой в аустенитном и мартенситном состояниях. | Ц Ц [ | I
!111111т111111т111111111111т1111ютк|||1Ш1ю^|||||111ю^1и11111т|к|ЭПФ^
||||ч11|11||||||11|^11Ц||||Д1ПФ^^
Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждены на следующих конференциях: III Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике» (Томск, 2014); XII Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск, 2014); International Conference on High-Temperature Shape Memory Alloys (Wildbad Kreuth, Germany, 2015); Международной конференции «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» (Томск, 2015); Второй Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве» (Томск, 2015); the European Symposium on Martensitic Transformations (Antwerp, Belgium, 2015); XV Российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела» (Томск, 2016).
1. Экспериментально показано, что закаленные в воду после отжига при 1613 К в течение 8,5 ч монокристаллы Co.^Ni.^Ahu имеют двухфазную (B2 + у) структуру. Размер и объемная доля частиц у-фазы в В2-матрице соответственно, равны d > 100 мкм и f = 1 - 2 %. Частицы у-фазы имеют ГЦК-решетку, не испытывают МП и повышают пластичность монокристаллов Co.^Ni.^Ahu.
2. Старение закаленных монокристаллов Co.^Ni.^Ahi, в аустенитном состоянии при 673 К в течение 0,5 - 4,0 ч без и под сжимающей нагрузкой 100 МПа, приложенной вдоль [011]в2-направления, приводит к выделению сферических частиц со сверхструктурой A5B3 размером от 3 нм до 10 нм и неравноосных частиц s-Co с ГПУ-решеткой размером от 30 нм до 600 нм в зависимости от продолжительности старения. Общая объемная доля дисперсных частиц вторичных фаз, не испытывающих мартенситное превращение, в состаренных кристаллах достигает f = (20 ± 3) %. Впервые получено экспериментальное доказательство ориентированного роста неравноосных частиц s-Co при старении 673 К в аустенитном состоянии под сжимающей нагрузкой вдоль [011]в2-направления.
3. Старение монокристаллов Co3sNi3sAl30 в аустенитном состоянии при 673 К, 0,5 ч без и под сжимающей нагрузкой 100 МПа вдоль [011]в2-направления приводит к снижению температур термоупругих B2-L1o мартенситных превращений на AMs = 140 - 180 К и увеличению температурного гистерезиса в 1,3 - 1,9 раза относительно закаленных монокристаллов, что обусловлено одновременным действием следующих фактов:
- уменьшение концентрации Co в B2-матрице при выделении дисперсных частиц;
- увеличение рассеянной |AGfr| и упругой |AGrev| энергий за счет роста сил трения при движении межфазной границы и упругой деформации дисперсных частиц при развитии B2-L10 мартенситных превращений.
5. Установлено, что старение монокристаллов Co.^Ni.^Ahu. ориентированных вдоль [001]в2-направления, в аустенитном (при 673 К, 0,5 ч без и под сжимающей нагрузкой 100 МПа вдоль [011]в2-направления)
состояниях приводит к повышению
циклической стабильности сверхэластичности и расширению температурного интервала ее наблюдения ДТСЭ = 267 - 370 K, относительно закаленных монокристаллов ДТСЭ = 190 K при деформации сжатием. Максимальный температурный интервал сверхэластичности ДТСЭ = 370 К наблюдается в [001]в2-монокристаллах, состаренных без и под нагрузкой в аустенитном состоянии. Этому способствует уменьшение температур мартенситных превращений и упрочнение В2-фазы наноразмерными частицами: критические напряжения |окр| при температуре Md возрастают в 1,8 - 2,2 раза до 1360 МПа и 1630 МПа, соответственно, относительно закаленных кристаллов |oKp|(Md) = 736 К.
6. Экспериментально показано, что в закаленных [001]в2-монокристаллах
Co35Ni35Al30 двусторонний эффект памяти формы наблюдается после тренировки при деформации сжатием: 100 циклов нагрузка/разгрузка при комнатной температуре 295 К с максимальной обратимой деформацией 6 %. Двусторонний эффект памяти формы
реализуется с величиной обратимой деформации ВДЭПФ = - 3,1 %: при охлаждении в
свободном состоянии |овш| ^ 0 размеры кристалла уменьшаются вдоль [001^2-направления, а при нагреве - восстанавливаются. Физическими причинами появления двустороннего эффекта памяти формы являются внутренние поля напряжений от дислокационных скоплений вблизи границы раздела у- и B2-фаз и остаточный ориентированный L10-мартенсит, возникающий после тренировки в изотермических условиях.
7. Установлено, что в монокристаллах сплава Co35Ni35Al30, вырезанных с ориентацией оси деформации вдоль [001]в2-направления из крупных образцов, состаренных в аустенитном состоянии при 673 К, 0,5 ч под сжимающей нагрузкой 100 МПа вдоль [011]в2- направления, реализуется двусторонний эффект памяти формы с величиной обратимой деформации ВДЭПФ = + 2,2 %: при охлаждении в свободном состоянии |овш| ^ 0 размеры кристалла увеличиваются вдоль [001]в2-направления, а при нагреве - восстанавливаются. Двусторонний эффект памяти формы обусловлен внутренними дальнодействующими полями напряжений || ~ 25 МПа, которые являются растягивающими и возникают при ориентированном росте дисперсных частиц s-Co.
8.
2. Старение закаленных монокристаллов Co.^Ni.^Ahi, в аустенитном состоянии при 673 К в течение 0,5 - 4,0 ч без и под сжимающей нагрузкой 100 МПа, приложенной вдоль [011]в2-направления, приводит к выделению сферических частиц со сверхструктурой A5B3 размером от 3 нм до 10 нм и неравноосных частиц s-Co с ГПУ-решеткой размером от 30 нм до 600 нм в зависимости от продолжительности старения. Общая объемная доля дисперсных частиц вторичных фаз, не испытывающих мартенситное превращение, в состаренных кристаллах достигает f = (20 ± 3) %. Впервые получено экспериментальное доказательство ориентированного роста неравноосных частиц s-Co при старении 673 К в аустенитном состоянии под сжимающей нагрузкой вдоль [011]в2-направления.
3. Старение монокристаллов Co3sNi3sAl30 в аустенитном состоянии при 673 К, 0,5 ч без и под сжимающей нагрузкой 100 МПа вдоль [011]в2-направления приводит к снижению температур термоупругих B2-L1o мартенситных превращений на AMs = 140 - 180 К и увеличению температурного гистерезиса в 1,3 - 1,9 раза относительно закаленных монокристаллов, что обусловлено одновременным действием следующих фактов:
- уменьшение концентрации Co в B2-матрице при выделении дисперсных частиц;
- увеличение рассеянной |AGfr| и упругой |AGrev| энергий за счет роста сил трения при движении межфазной границы и упругой деформации дисперсных частиц при развитии B2-L10 мартенситных превращений.
5. Установлено, что старение монокристаллов Co.^Ni.^Ahu. ориентированных вдоль [001]в2-направления, в аустенитном (при 673 К, 0,5 ч без и под сжимающей нагрузкой 100 МПа вдоль [011]в2-направления)
состояниях приводит к повышению
циклической стабильности сверхэластичности и расширению температурного интервала ее наблюдения ДТСЭ = 267 - 370 K, относительно закаленных монокристаллов ДТСЭ = 190 K при деформации сжатием. Максимальный температурный интервал сверхэластичности ДТСЭ = 370 К наблюдается в [001]в2-монокристаллах, состаренных без и под нагрузкой в аустенитном состоянии. Этому способствует уменьшение температур мартенситных превращений и упрочнение В2-фазы наноразмерными частицами: критические напряжения |окр| при температуре Md возрастают в 1,8 - 2,2 раза до 1360 МПа и 1630 МПа, соответственно, относительно закаленных кристаллов |oKp|(Md) = 736 К.
6. Экспериментально показано, что в закаленных [001]в2-монокристаллах
Co35Ni35Al30 двусторонний эффект памяти формы наблюдается после тренировки при деформации сжатием: 100 циклов нагрузка/разгрузка при комнатной температуре 295 К с максимальной обратимой деформацией 6 %. Двусторонний эффект памяти формы
реализуется с величиной обратимой деформации ВДЭПФ = - 3,1 %: при охлаждении в
свободном состоянии |овш| ^ 0 размеры кристалла уменьшаются вдоль [001^2-направления, а при нагреве - восстанавливаются. Физическими причинами появления двустороннего эффекта памяти формы являются внутренние поля напряжений от дислокационных скоплений вблизи границы раздела у- и B2-фаз и остаточный ориентированный L10-мартенсит, возникающий после тренировки в изотермических условиях.
7. Установлено, что в монокристаллах сплава Co35Ni35Al30, вырезанных с ориентацией оси деформации вдоль [001]в2-направления из крупных образцов, состаренных в аустенитном состоянии при 673 К, 0,5 ч под сжимающей нагрузкой 100 МПа вдоль [011]в2- направления, реализуется двусторонний эффект памяти формы с величиной обратимой деформации ВДЭПФ = + 2,2 %: при охлаждении в свободном состоянии |овш| ^ 0 размеры кристалла увеличиваются вдоль [001]в2-направления, а при нагреве - восстанавливаются. Двусторонний эффект памяти формы обусловлен внутренними дальнодействующими полями напряжений |
8.
