Введение
1 Литературный обзор 6
1.1 Назначение нитинолов и их структурообразование 6
1.2 Назначение Ni-Al и их структурообразование 15
1.3 Мартенситные превращения 23
1.4 Пластическая деформация 26
1.5 Цель и задачи исследования 27
2 Образцы и методики исследования магнитных свойств 28
2.1 Образцы и их получение 28
2.2 Методы исследования 31
3 Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение 43
3.1 Структурообразование в массивных образцах сплава ТН-20, подвергнутых пластической деформации 44
Заключение 58
Список использованных источников 59
Никель людям стал известен в середине 18 века. Хотя, как говорят исторические факты, никель начал использовался человеком около 5 тысяч лет назад. Китайцы получали сплав, в состав которого входили цинк, медь и никель. Также из такого сплава в государстве Бактрии, которое находилось в Средней Азии, чеканили монеты.
Никель является жаропрочным, жаростойким и коррозионностойким металлом, что определяет его применение в качестве конструкционного материала для изделий, подверженных воздействию различных агрессивных сред в том числе при повышенных температурах, а также подверженных механическим нагрузкам при высоких температурах. Помимо этого, никель является популярным легирующим элементом для сталей и сплавов. Начиная с конца 19 века, стали приобретать все большую популярность никелево-медные сплавы с высокой пластичностью, ценными электрическими свойствами и стойкостью к коррозии. С приходом 20 века и развитием электротехники был разработан новый класс сплавов никеля: нихромы (ферронихромы), нимоники, ферромагнитные сплавы, магнитострикционные материалы, пермаллой, инвары, нитинолы.
Примерно в начале 60-х годов в США был запатентован сплав нитинол, в состав которого входили почти в равных количествах никель и титан. Сплав оказался неплохим конструкционным материалом - легким, прочным, пластичным, коррозионностойким. Однако создатели сплава, словно предчувствуя, что он продемонстрировал далеко не все свои способности, продолжали проводить с ним новые эксперименты. И вот во время очередного опыта произошло нечто такое, что заставило ученых не поверить своим собственным глазам: нитиноловая проволочка, растянутая подвешенной к ней гирькой, после небольшого нагрева вдруг стала скручиваться в спираль, поднимая за собой груз. А ведь именно вид спирали проволока имела в начале опыта - до того, как ее нагрели и охладили, а затем подвесили к ней груз, заставивший ее вытянуться в струнку. Причиной столь нелогичного поведения металла являются так называемые обратимые мартенситные превращения [1, 2].
Основу современной теории пластичности составляет представление о том, что неупругие деформации в кристаллах необратимы. Однако существуют металлические материалы, которые после значительного неупругого деформирования способны полностью восстанавливать форму за счет структурного превращения. Такие материалы обладают обратимостью неупругой деформации. Способность к восстановлению деформации не может быть подавлена даже при высоком силовом воздействии. Уровень реактивных напряжений некоторых материалов с ЭПФ может составлять до 1000-1300 МПа.
Особенностью сплавов с ЭПФ является ярко выраженная зависимость большинства свойств от структуры. Значения физико-механических характеристик меняются в несколько раз при обратимом фазовом переходе аустенит - мартенсит для разных сплавов в интервале температур от -150 до +150 °C [3].
Особый интерес представляет представляют структурно-фазовые в сплавах с мартенситными превращениями, сопровождающихся обратимыми структурными изменениями. К изучению и описанию механизмов процесса мартен¬ситного превращения посвящено уже много работ [4-8].
В отличие от упругого деформированного в основе таких эффектов лежат фазовые и структурные превращения, сопровождающиеся обратимыми процессами кооперативного движения атомов, при котором возможно сохранение их соседства, несмотря на большую деформацию. К таким превращениям относят превращение с эффектом памяти формы. Процессы структурообразования, при мартенситных переходах, при пластической деформации в сплавах с памятью формы до сих пор являются предметом широких дискуссий. Многочисленные концепции, основанные о двухмерных сдвигах в атомных сетках при фазовых превращениях, сталкиваются со значительными трудностями.
Таким образом, проведенное экспериментальное и теоретическое исследование сплавов ТН-20 и ХН75ВМТЮ показало появление намагниченности при их деформациях. Причиной возникновения намагниченности являются смещения атомов, вызванные пластической деформацией, которая приводит к понижению симметрии решетки. Это приводит к появлению не скомпенсированного магнитного момента в соседних кластерах и, в результате, к появлению ферро¬магнетизма.
1 Методами рентгеноструктурного анализа, оптической и электронной микроскопии и магнитными методами исследованы структурно-фазовые превращения Ni-Ti и Ni-Al, подвергнутые пластической деформацией.
2 Проведен анализ продуктов твердофазных реакций, протекающих под действием механической нагрузки, превышающей предел прочности, в сплавах Ni-Ti и Ni-Al. Обнаруженные фазы, формирующие ферромагнитные свойства в Ni-Ti могут являться: В19', Ti3Ni4, Ni2Ti3, Ti2Ni; в Ni-Al: L10, Ni3Cr2, Al3Ni5.
3 Обнаружено явление магнетизма в никелевых сплавах, инициированных механическим нагружением.
Благодарю за помощь в работе сотрудников, при выполнении данной работы: Квеглис Л.И. (ПИ СФУ); Лесков М.Б. (ПИ СФУ); Носков Ф.М. (ПИ СФУ); Абкарян А.К. (ПИ СФУ); Волочаев М.Н. (институт физики им. Киренского).
