ВЛИЯНИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ОБРАБОТОК НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ В МОНОКРИСТАЛЛАХ ФЕРРОМАГНИТНОГО СПЛАВА CONIAl
|
Только PDF
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Ферромагнитные сплавы с памятью формы на основе системы CoNiAl 8
1.1 Термоупругие B2-L10 мартенситные превращения в сплавах CoNiAl 8
1.2 Ферромагнитные (B2+)-сплавы CoNiAl 14
1.3 Функциональные свойства сплавов с термоупругими мартенситными
превращениями 18
1.4 Циклическая стабильность функциональных свойств в сплавах с памятью формы 22
2 Методика эксперимента 32
3 Влияние термомеханических обработок на циклическую стабильность функциональных
свойств в монокристаллах ферромагнитного сплава CoNiAl 35
3.1 Термоупругое B2-L10 мартенситное превращение в исходных и состаренных в В2-
аустените монокристаллах Co35Ni35Al30 35
3.2 Эффект памяти формы в исходных и состаренных в В2-аустените монокристаллах
Co35Ni35Al30 40
3.3 Сверхэластичность в исходных и состаренных в В2-аустените монокристаллах
Co35Ni35Al30 42
3.4 Циклическая стабильность сверхэластичности в закаленных и состаренных в В2-
аустените монокристаллах Co35Ni35Al30 47
3.5 Условия наблюдения двустороннего эффекта памяти формы в закаленных и
состаренных в В2-аустените монокристаллах Co35Ni35Al30 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 62
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Ферромагнитные сплавы с памятью формы на основе системы CoNiAl 8
1.1 Термоупругие B2-L10 мартенситные превращения в сплавах CoNiAl 8
1.2 Ферромагнитные (B2+)-сплавы CoNiAl 14
1.3 Функциональные свойства сплавов с термоупругими мартенситными
превращениями 18
1.4 Циклическая стабильность функциональных свойств в сплавах с памятью формы 22
2 Методика эксперимента 32
3 Влияние термомеханических обработок на циклическую стабильность функциональных
свойств в монокристаллах ферромагнитного сплава CoNiAl 35
3.1 Термоупругое B2-L10 мартенситное превращение в исходных и состаренных в В2-
аустените монокристаллах Co35Ni35Al30 35
3.2 Эффект памяти формы в исходных и состаренных в В2-аустените монокристаллах
Co35Ni35Al30 40
3.3 Сверхэластичность в исходных и состаренных в В2-аустените монокристаллах
Co35Ni35Al30 42
3.4 Циклическая стабильность сверхэластичности в закаленных и состаренных в В2-
аустените монокристаллах Co35Ni35Al30 47
3.5 Условия наблюдения двустороннего эффекта памяти формы в закаленных и
состаренных в В2-аустените монокристаллах Co35Ni35Al30 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 62
Актуальность работы. Актуальность данной работы связана с научным и практическим интересом исследователей в изучении термоупругих мартенситных
превращений (МП) в материалах с памятью формы. Такие материалы в современных технологиях могут найти широкое практическое применение в качестве преобразователей тепловой и магнитной энергии в механическую работу – генераторы, датчики, демпферы, актуаторы, механизмы связи и т. д. Разрабатываемые материалы должны удовлетворять следующим требованиям: иметь широкий диапазон рабочих температур в низко- и
высокотемпературном интервале и выдерживать при эксплуатации циклические воздействия температуры и/или нагрузки без деградации функциональных свойств [1]. В настоящее время широкое практическое применение имеют сплавы на основе TiNi легированные элементами Zr, Hf, Pt и Pd для создания демпферов и актуаторов, применяемых в автомобильной и авиакосмической сфере, однако сплавы NiTi
демонстрируют слабую циклическую стабильность сверхэластичности (СЭ), а легирующие элементы Pt и Pd имеют высокую стоимость [2]. Поэтому актуальной задачей является получение материала, способного работать в экстремальных температурных условиях от 203 К до > 373 К с минимальным рассеянием энергии, быстрым откликом и хорошей циклической стабильностью к внешним воздействиям. Для решения этих проблем хорошо подходит ферромагнитный сплав CoNiAl, испытывающий B2-L10 МП и демонстрирующий как эффект памяти формы (ЭПФ) так и СЭ. Данный сплав имеет низкую стоимость компонентов сплава, демонстрирует хорошие коррозионные свойства, магнитоиндуцированную деформацию до 3,3 %, имеет высокую
температуру плавления (> 1773 К) и низкую плотность (~ 7,3 г/см3 ) [3 – 6]. Актуальной задачей является улучшение функциональных свойств сплава CoNiAl с помощью старения, которое позволит упрочнить материал, расширить рабочий интервал
температур и гарантировать высокую циклическую стабильность функциональных свойств [7]. При старении Т > 473 К в сплавах CoNiAl выделяются дисперсные частицы εCo, которые выступают как упругие элементы, запасающие энергию и способствующие
развитию обратимых термоупругих МП [7]. Несмотря на то, что практическое применение подразумевает многократные
рабочие циклы актуаторов и датчиков, систематических исследований циклической
стабильности функциональных свойств сплава Co35Ni35Al30 проведено не было.
Анализ литературы показывает, что посредством стабилизации мартенсита
напряжений при выдержке в мартенситном состоянии под нагрузкой, можно увеличить температуры МП и создать условия для проявления двустороннего эффекта памяти
формы (ДЭПФ) [8]. За счет реализации ДЭПФ можно упростить конструкцию устройств и
расширить границы применения данных функциональных материалов, так как данный
эффект осуществляется только при изменении температуры без приложения внешней
нагрузки, в отличие от ЭПФ [9]. Систематических исследований влияния стабилизация
мартенсита напряжений при выдержке в мартенситном состоянии под нагрузкой на
функциональные свойства состаренных монокристаллов сплава CoNiAl не проводилось.
Поэтому в настоящей работе поставлена цель – исследовать влияния
термомеханических обработок на закономерности развития термоупругих МП,
функциональных свойств и их циклическую стабильность в монокристаллах сплава
Co35Ni35Al30. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
‒ Исследование влияния продолжительности старения в B2-аустените при 573 К
(B2+γ)-монокристаллов Co35Ni35Al30 на особенности развития B2-L10 МП и на основе
полученных результатов подобрать оптимальный режим старения;
‒ Изучение влияния старения в B2-аустените на обратимую деформацию и
гистерезис при проявлении ЭПФ и СЭ, исследование температурной зависимости
критических напряжений образования мартенсита под нагрузкой в монокристаллах
Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]В2-направления;
‒ Проведение исследования циклической стабильности СЭ при различных
температурах испытания в закаленных и состаренных [001]В2-монокристаллах сплава
Co35Ni35Al30;
‒ Выяснение условий наблюдения и исследование закономерности проявления
ДЭПФ вдоль [001]В2-направления в закаленных и состаренных монокристаллах сплава
Co35Ni35Al30.
Научная новизна работы
1. Впервые экспериментально показано, что состаренные в B2-аустените [001]B2-
монокристаллы Co35Ni35Al30 с наноразмерными частицами ε-Co, демонстрируют высокую
циклическую стабильность СЭ с обратимой деформацией 2,0 % в течение 10 000 циклов
нагрузка/разгрузка при комнатной температуре.
2. Выяснены механизмы деградации СЭ при циклических испытаниях
нагрузка/разгрузка в условиях низкой температуры Т = 248 К и комнатной температуры
Т = 298 К в высокопрочных гетерофазных монокристаллах Co35Ni35Al30. В структуре
состаренных в B2-аустените при 573 К монокристаллов с наноразмерными частицами εCo после циклических испытаний наблюдаются одиночные дислокации, дефекты упаковки и локальные микроламели (после испытаний при Т = 298 К и Т = 248 К) и
крупные сдвойникованные ламели (после испытаний при Т = 248 К) L10-мартенсита.
3. Экспериментально показано, что условия для проявления сжимающего ДЭПФ
вдоль [001]-направления с величиной обратимой деформации до εДЭПФ = (3,0 ± 0,3) %
можно создать с помощью старения в мартенсите при 423 К 0,5 – 1 ч под сжимающей
внешней нагрузкой 500 МПа вдоль [001]-направления за счет стабилизации L10-
мартенсита как в закаленных, так и в высокопрочных гетерофазных монокристаллах
Co35Ni35Al30, содержащих наноразмерные частицы ε-Co.
Научно-практическая значимость работы. Научно-практическая значимость
данных исследований заключается в возможности использования результатов работы для
развития теории термоупругих МП высокопрочных нанокомпозитов сплава CoNiAl,
созданных за счет старения в В2-аустените, и для применения данных материалов при
изготовлении исполнительных устройств (актуаторы, демпферы). Результаты по
исследованию циклической стабильности СЭ в ферромагнитных монокристаллах CoNiAl
могут быть использованы научными сотрудниками и инженерами в расчетах по
предположению деградации материала в условиях циклического воздействия при
комнатных и пониженных температурах и при анализе причин разрушения устройств в
этих условиях. Это позволит предотвратить появление дефектов в структуре
нанокомпозитов с памятью формы, устранить развитие дефектов и преждевременное
разрушение устройств в результате длительной эксплуатации.
В работе использованы результаты, полученные в ходе выполнения проекта
№ 8.1.06.2018, выполненного в рамках программы повышения конкурентоспособности ТГУ.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Общие закономерности влияния наноразмерных частиц, выделившихся при
старении в B2-аустените при 573 К 0,5 ч на характеристические температуры B2-L10 МП
и функциональные свойства монокристаллов Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]-
направления: уменьшение температуры начала МП Ms, расширение температурного
интервала СЭ и уменьшение механического гистерезиса по сравнению с закаленными
кристаллами.
2. Экспериментальное доказательство высокой циклической стабильности СЭ в
нанокомпозитах, полученных за счет старения в B2-аустените при 573 К 0,5 ч [001]-
монокристаллов Co35Ni35Al30: при комнатной температуре в течение 10 000 циклов
нагрузка/разгрузка реализуется СЭ с обратимой деформацией (2,0 ± 0,3) % без изменения основных параметров и появления необратимой деформации. 3. Экспериментально установленные условия проявления ДЭПФ в закаленных
монокристаллах Co35Ni35Al30 и нанокомпозитах на их основе за счет стабилизации L10-
мартенсита при старении в мартенситном состоянии при 423 К 0,5 – 1 ч под сжимающей
внешней нагрузкой 500 МПа вдоль [001]-направления, которые создают условия для
проявления сжимающего ДЭПФ вдоль [001]-направления с величиной обратимой
деформации εДЭПФ = (3,0 ± 0,3) %.
Апробация работы. По результатам магистерской диссертации опубликовано
12 научных работ, из которых:
2 статьи в журналах: Journal of Alloys and Compounds (квартиль Q1, импактфактор 4,65) и Materials Science and Engineering A (квартиль Q1, импакт-фактор 4,652),
входящих в международные базы цитирования Scopus и Web of Science;
10 публикаций в сборниках научных трудов и материалов всероссийских и
международных научных конференций: III Международная научно-техническая
конференция «Материалы, технологии и техника для освоения Арктики и Сибири»,
(г. Томск, 2019); Восьмая Международная конференция «Кристаллофизика и
деформационное поведение перспективных материалов», (г. Москва, 2019); II
Международного молодежного конгресса «Современные материалы и технологии новых
поколений», (г. Томск, 2019); XVII Международная конференция студентов, аспирантов и
молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», (г. Томск, 2020); XVI
Российская научная студенческая конференция «Физика твердого тела», (г. Томск, 2020);
Международная научно-техническая молодежная конференция «Перспективные
материалы конструкционного и функционального назначения», (г. Томск, 2020);
Международная конференция «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой
иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные
технологии», (г. Томск, 2020); XVIII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», (г. Томск, 2021).
превращений (МП) в материалах с памятью формы. Такие материалы в современных технологиях могут найти широкое практическое применение в качестве преобразователей тепловой и магнитной энергии в механическую работу – генераторы, датчики, демпферы, актуаторы, механизмы связи и т. д. Разрабатываемые материалы должны удовлетворять следующим требованиям: иметь широкий диапазон рабочих температур в низко- и
высокотемпературном интервале и выдерживать при эксплуатации циклические воздействия температуры и/или нагрузки без деградации функциональных свойств [1]. В настоящее время широкое практическое применение имеют сплавы на основе TiNi легированные элементами Zr, Hf, Pt и Pd для создания демпферов и актуаторов, применяемых в автомобильной и авиакосмической сфере, однако сплавы NiTi
демонстрируют слабую циклическую стабильность сверхэластичности (СЭ), а легирующие элементы Pt и Pd имеют высокую стоимость [2]. Поэтому актуальной задачей является получение материала, способного работать в экстремальных температурных условиях от 203 К до > 373 К с минимальным рассеянием энергии, быстрым откликом и хорошей циклической стабильностью к внешним воздействиям. Для решения этих проблем хорошо подходит ферромагнитный сплав CoNiAl, испытывающий B2-L10 МП и демонстрирующий как эффект памяти формы (ЭПФ) так и СЭ. Данный сплав имеет низкую стоимость компонентов сплава, демонстрирует хорошие коррозионные свойства, магнитоиндуцированную деформацию до 3,3 %, имеет высокую
температуру плавления (> 1773 К) и низкую плотность (~ 7,3 г/см3 ) [3 – 6]. Актуальной задачей является улучшение функциональных свойств сплава CoNiAl с помощью старения, которое позволит упрочнить материал, расширить рабочий интервал
температур и гарантировать высокую циклическую стабильность функциональных свойств [7]. При старении Т > 473 К в сплавах CoNiAl выделяются дисперсные частицы εCo, которые выступают как упругие элементы, запасающие энергию и способствующие
развитию обратимых термоупругих МП [7]. Несмотря на то, что практическое применение подразумевает многократные
рабочие циклы актуаторов и датчиков, систематических исследований циклической
стабильности функциональных свойств сплава Co35Ni35Al30 проведено не было.
Анализ литературы показывает, что посредством стабилизации мартенсита
напряжений при выдержке в мартенситном состоянии под нагрузкой, можно увеличить температуры МП и создать условия для проявления двустороннего эффекта памяти
формы (ДЭПФ) [8]. За счет реализации ДЭПФ можно упростить конструкцию устройств и
расширить границы применения данных функциональных материалов, так как данный
эффект осуществляется только при изменении температуры без приложения внешней
нагрузки, в отличие от ЭПФ [9]. Систематических исследований влияния стабилизация
мартенсита напряжений при выдержке в мартенситном состоянии под нагрузкой на
функциональные свойства состаренных монокристаллов сплава CoNiAl не проводилось.
Поэтому в настоящей работе поставлена цель – исследовать влияния
термомеханических обработок на закономерности развития термоупругих МП,
функциональных свойств и их циклическую стабильность в монокристаллах сплава
Co35Ni35Al30. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
‒ Исследование влияния продолжительности старения в B2-аустените при 573 К
(B2+γ)-монокристаллов Co35Ni35Al30 на особенности развития B2-L10 МП и на основе
полученных результатов подобрать оптимальный режим старения;
‒ Изучение влияния старения в B2-аустените на обратимую деформацию и
гистерезис при проявлении ЭПФ и СЭ, исследование температурной зависимости
критических напряжений образования мартенсита под нагрузкой в монокристаллах
Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]В2-направления;
‒ Проведение исследования циклической стабильности СЭ при различных
температурах испытания в закаленных и состаренных [001]В2-монокристаллах сплава
Co35Ni35Al30;
‒ Выяснение условий наблюдения и исследование закономерности проявления
ДЭПФ вдоль [001]В2-направления в закаленных и состаренных монокристаллах сплава
Co35Ni35Al30.
Научная новизна работы
1. Впервые экспериментально показано, что состаренные в B2-аустените [001]B2-
монокристаллы Co35Ni35Al30 с наноразмерными частицами ε-Co, демонстрируют высокую
циклическую стабильность СЭ с обратимой деформацией 2,0 % в течение 10 000 циклов
нагрузка/разгрузка при комнатной температуре.
2. Выяснены механизмы деградации СЭ при циклических испытаниях
нагрузка/разгрузка в условиях низкой температуры Т = 248 К и комнатной температуры
Т = 298 К в высокопрочных гетерофазных монокристаллах Co35Ni35Al30. В структуре
состаренных в B2-аустените при 573 К монокристаллов с наноразмерными частицами εCo после циклических испытаний наблюдаются одиночные дислокации, дефекты упаковки и локальные микроламели (после испытаний при Т = 298 К и Т = 248 К) и
крупные сдвойникованные ламели (после испытаний при Т = 248 К) L10-мартенсита.
3. Экспериментально показано, что условия для проявления сжимающего ДЭПФ
вдоль [001]-направления с величиной обратимой деформации до εДЭПФ = (3,0 ± 0,3) %
можно создать с помощью старения в мартенсите при 423 К 0,5 – 1 ч под сжимающей
внешней нагрузкой 500 МПа вдоль [001]-направления за счет стабилизации L10-
мартенсита как в закаленных, так и в высокопрочных гетерофазных монокристаллах
Co35Ni35Al30, содержащих наноразмерные частицы ε-Co.
Научно-практическая значимость работы. Научно-практическая значимость
данных исследований заключается в возможности использования результатов работы для
развития теории термоупругих МП высокопрочных нанокомпозитов сплава CoNiAl,
созданных за счет старения в В2-аустените, и для применения данных материалов при
изготовлении исполнительных устройств (актуаторы, демпферы). Результаты по
исследованию циклической стабильности СЭ в ферромагнитных монокристаллах CoNiAl
могут быть использованы научными сотрудниками и инженерами в расчетах по
предположению деградации материала в условиях циклического воздействия при
комнатных и пониженных температурах и при анализе причин разрушения устройств в
этих условиях. Это позволит предотвратить появление дефектов в структуре
нанокомпозитов с памятью формы, устранить развитие дефектов и преждевременное
разрушение устройств в результате длительной эксплуатации.
В работе использованы результаты, полученные в ходе выполнения проекта
№ 8.1.06.2018, выполненного в рамках программы повышения конкурентоспособности ТГУ.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Общие закономерности влияния наноразмерных частиц, выделившихся при
старении в B2-аустените при 573 К 0,5 ч на характеристические температуры B2-L10 МП
и функциональные свойства монокристаллов Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]-
направления: уменьшение температуры начала МП Ms, расширение температурного
интервала СЭ и уменьшение механического гистерезиса по сравнению с закаленными
кристаллами.
2. Экспериментальное доказательство высокой циклической стабильности СЭ в
нанокомпозитах, полученных за счет старения в B2-аустените при 573 К 0,5 ч [001]-
монокристаллов Co35Ni35Al30: при комнатной температуре в течение 10 000 циклов
нагрузка/разгрузка реализуется СЭ с обратимой деформацией (2,0 ± 0,3) % без изменения основных параметров и появления необратимой деформации. 3. Экспериментально установленные условия проявления ДЭПФ в закаленных
монокристаллах Co35Ni35Al30 и нанокомпозитах на их основе за счет стабилизации L10-
мартенсита при старении в мартенситном состоянии при 423 К 0,5 – 1 ч под сжимающей
внешней нагрузкой 500 МПа вдоль [001]-направления, которые создают условия для
проявления сжимающего ДЭПФ вдоль [001]-направления с величиной обратимой
деформации εДЭПФ = (3,0 ± 0,3) %.
Апробация работы. По результатам магистерской диссертации опубликовано
12 научных работ, из которых:
2 статьи в журналах: Journal of Alloys and Compounds (квартиль Q1, импактфактор 4,65) и Materials Science and Engineering A (квартиль Q1, импакт-фактор 4,652),
входящих в международные базы цитирования Scopus и Web of Science;
10 публикаций в сборниках научных трудов и материалов всероссийских и
международных научных конференций: III Международная научно-техническая
конференция «Материалы, технологии и техника для освоения Арктики и Сибири»,
(г. Томск, 2019); Восьмая Международная конференция «Кристаллофизика и
деформационное поведение перспективных материалов», (г. Москва, 2019); II
Международного молодежного конгресса «Современные материалы и технологии новых
поколений», (г. Томск, 2019); XVII Международная конференция студентов, аспирантов и
молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», (г. Томск, 2020); XVI
Российская научная студенческая конференция «Физика твердого тела», (г. Томск, 2020);
Международная научно-техническая молодежная конференция «Перспективные
материалы конструкционного и функционального назначения», (г. Томск, 2020);
Международная конференция «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой
иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные
технологии», (г. Томск, 2020); XVIII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», (г. Томск, 2021).
. На (B2+γ)-монокристаллах Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]B2- направления, экспериментально показано, что старение в В2-аустените при 573 К приводит к снижению температур превращения развития B2-L10 МП в свободном
состоянии на ΔMs = 52 К (t = 0,5 ч) и ΔMs = 87 К (t = 2,0 ч) по сравнению с закаленным
состоянием Ms = 271 К. Уменьшение температур B2-L10 МП после старения Co35Ni35Al30
кристаллов связано с выделением наноразмерных частиц ε-Co, которые не испытывают
B2-L10 МП и обогащены Co.
2. Получены высокопрочные нанокомпозиты на основе закаленных (B2+γ)-
монокристаллов Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]B2-направления, за счет
упрочнения B2-фазы наноразмерными частицами при старении 573 К 0,5 ч. Показано, что
для нанокомпозитов критические напряжения образования мартенсита под нагрузкой в 2,5
раза больше, чем для закаленного состояния. Развитие МП под нагрузкой в
высокопрочных кристаллах с наноразмерными частицами характеризуются механическим
Δσ = 40 МПа и температурным ΔТ = 32 К гистерезисом в 1,4 – 1,5 раза меньше, чем для
закаленных кристаллов (Δσ = 56 МПа и ΔТ = 48 К).
3. В нанокомпозитах, созданных на основе закаленных (B2+γ)-монокристаллов
Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]B2-направления, за счет старения в В2-
аустените при 573 К 0,5 ч, температурный интервал СЭ увеличивается в 2,6 раза
благодаря снижению температур начала развития МП в свободном состоянии и
упрочнению B2-фазы наноразмерными частицами. Нанокомпозиты демонстрируют низкои высокотемпературную СЭ в интервале от 223 К до 548 К (ΔТСЭ = 325 К), по сравнению с закаленными монокристаллами (от 373 К до 548 К, ΔТСЭ = 175 К).
4. Впервые экспериментально показано, что нанокомпозиты, созданные на основе
закаленных (B2+γ)-монокристаллов Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]B2- направления, за счет старения в В2-аустените при 573 К 0,5 ч, демонстрируют высокую циклическую стабильность функциональных свойств СЭ (обратимая деформация, механический гистерезис, критические напряжения) при низкой температуре Т = 248 К и
высокой температуре Т = 423 К до 100 циклов нагрузка/разгрузка и при комнатной
температуре до 10 000 циклов нагрузка/разгрузка.
5. Показано, что циклические испытания приводят к изменению микроструктуры
нанокомпозитов, созданных на основе закаленных (B2+γ)-монокристаллов Co35Ni35Al30,
ориентированных вдоль [001]B2-направления, за счет старения в В2-аустените при 573 К
0,5 ч. Основными механизмами деградации СЭ при циклических нагрузках/разгрузках в условиях низкой температуры Т = 248 К в нанокомпозитах являются единичные дислокации, дефекты упаковки, локальные микроламели и крупные сдвойникованные
ламели L10-мартенсита. В структуре нанокомпозитов после циклических испытаний в условиях комнатной температуры наблюдаются единичные дислокации, дефекты упаковки и локальные микроламели L10-мартенсита.
6. На закаленных монокристаллах Co35Ni35Al30 экспериментально показано, что
тренировки под нагрузкой являются одним из способов для наведения ДЭПФ с величиной
обратимой деформации до εДЭПФ = 2,2 %. На закаленных и впервые на нанокомпозитах,
созданных на основе состаренных в В2-аустените при 573 К 0,5 ч [001]-монокристаллах Co35Ni35Al30, показано, что старение в мартенсите при 423 К 0,5 – 1 ч под сжимающей внешней нагрузкой 500 МПа вдоль [001]-направления создает условия для проявления сжимающего ДЭПФ вдоль [001]-направления с величиной обратимой деформации εДЭПФ = (3,0 ± 0,3) % за счет стабилизации L10-мартенсита.
состоянии на ΔMs = 52 К (t = 0,5 ч) и ΔMs = 87 К (t = 2,0 ч) по сравнению с закаленным
состоянием Ms = 271 К. Уменьшение температур B2-L10 МП после старения Co35Ni35Al30
кристаллов связано с выделением наноразмерных частиц ε-Co, которые не испытывают
B2-L10 МП и обогащены Co.
2. Получены высокопрочные нанокомпозиты на основе закаленных (B2+γ)-
монокристаллов Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]B2-направления, за счет
упрочнения B2-фазы наноразмерными частицами при старении 573 К 0,5 ч. Показано, что
для нанокомпозитов критические напряжения образования мартенсита под нагрузкой в 2,5
раза больше, чем для закаленного состояния. Развитие МП под нагрузкой в
высокопрочных кристаллах с наноразмерными частицами характеризуются механическим
Δσ = 40 МПа и температурным ΔТ = 32 К гистерезисом в 1,4 – 1,5 раза меньше, чем для
закаленных кристаллов (Δσ = 56 МПа и ΔТ = 48 К).
3. В нанокомпозитах, созданных на основе закаленных (B2+γ)-монокристаллов
Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]B2-направления, за счет старения в В2-
аустените при 573 К 0,5 ч, температурный интервал СЭ увеличивается в 2,6 раза
благодаря снижению температур начала развития МП в свободном состоянии и
упрочнению B2-фазы наноразмерными частицами. Нанокомпозиты демонстрируют низкои высокотемпературную СЭ в интервале от 223 К до 548 К (ΔТСЭ = 325 К), по сравнению с закаленными монокристаллами (от 373 К до 548 К, ΔТСЭ = 175 К).
4. Впервые экспериментально показано, что нанокомпозиты, созданные на основе
закаленных (B2+γ)-монокристаллов Co35Ni35Al30, ориентированных вдоль [001]B2- направления, за счет старения в В2-аустените при 573 К 0,5 ч, демонстрируют высокую циклическую стабильность функциональных свойств СЭ (обратимая деформация, механический гистерезис, критические напряжения) при низкой температуре Т = 248 К и
высокой температуре Т = 423 К до 100 циклов нагрузка/разгрузка и при комнатной
температуре до 10 000 циклов нагрузка/разгрузка.
5. Показано, что циклические испытания приводят к изменению микроструктуры
нанокомпозитов, созданных на основе закаленных (B2+γ)-монокристаллов Co35Ni35Al30,
ориентированных вдоль [001]B2-направления, за счет старения в В2-аустените при 573 К
0,5 ч. Основными механизмами деградации СЭ при циклических нагрузках/разгрузках в условиях низкой температуры Т = 248 К в нанокомпозитах являются единичные дислокации, дефекты упаковки, локальные микроламели и крупные сдвойникованные
ламели L10-мартенсита. В структуре нанокомпозитов после циклических испытаний в условиях комнатной температуры наблюдаются единичные дислокации, дефекты упаковки и локальные микроламели L10-мартенсита.
6. На закаленных монокристаллах Co35Ni35Al30 экспериментально показано, что
тренировки под нагрузкой являются одним из способов для наведения ДЭПФ с величиной
обратимой деформации до εДЭПФ = 2,2 %. На закаленных и впервые на нанокомпозитах,
созданных на основе состаренных в В2-аустените при 573 К 0,5 ч [001]-монокристаллах Co35Ni35Al30, показано, что старение в мартенсите при 423 К 0,5 – 1 ч под сжимающей внешней нагрузкой 500 МПа вдоль [001]-направления создает условия для проявления сжимающего ДЭПФ вдоль [001]-направления с величиной обратимой деформации εДЭПФ = (3,0 ± 0,3) % за счет стабилизации L10-мартенсита.
Подобные работы
- ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ В СОСТАРЕННЫХ ПОД НАГРУЗКОЙ В МАРТЕНСИТЕ МОНОКРИСТАЛЛАХ ФЕРРОМАГНИТНОГО СПЛАВА NiFeGaCo
Магистерская диссертация, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4965 р. Год сдачи: 2020 - ВЛИЯНИЕ СТАРЕНИЯ В МАРТЕНСИТЕ ПОД НАГРУЗКОЙ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕСВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ ФЕРРОМАГНИТНОГО СПЛАВА NiFeGa(Co) С
ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ
Дипломные работы, ВКР, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4750 р. Год сдачи: 2022