Введение 4
Глава 1. Обзор литературы 5
1.1 Пористые металлические материалы 5
1.2 Пористые сплавы TiNi 7
1.3 Способы изготовления пористых сплавов на основе TiNi 8
1.4 Механические свойства пористых сплавов с эффектом памяти
формы 15
1.4.1 Механизмы деформирования сплавов с памятью формы 15
1.4.2 Механические свойства пористого сплава TiNi 18
Глава 2. Цели и методики исследования 21
2.1 Цели исследования 21
2.2 Объект и методики исследования 22
Глава 3. Результат экспериментальных исследований 23
3.1 Механические свойства пористого сплава П-45ат.%№ 23
3.1.1 Механические свойства пористого сплава Ti-
45ат.0%№, отожженного при температуре 400оС.. 23
3.1.2 Механические свойства пористого сплава Ti-
45ат.0%№, отожженного при температуре 500оС.. 28
3.2 Влияние температуры деформирования и температуры
отжига на механические свойства пористого сплава Ti- 45ат.0%№ 33
Заключение 38
Список литературы
Пористые сплавы с эффектом памяти формы являются уникальными объектами, которые обладают высокой сквозной пористостью и демонстрируют эффекты памяти формы [5]. Такое сочетание свойств делает эти материалы очень перспективными, например, для имплантологии, поскольку механическое поведение таких сплавов подобно поведению кости, а наличие сквозной пористости позволяет костной ткани прорастать сквозь импланты и надежно фиксировать конструкцию [1], или для техники, поскольку они обладают высокой демпфирующей способностью, большой долей поверхности и проницаемостью [29]. В связи с этим, изучение свойств пористых сплавов является очень актуальным.
Из всех способов получения пористых сплавов с памятью формы наибольшее применение получили метод спекания с наполнителем и метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) [5, 21]. Последний метод является простым с технологической точки зрения и дешевым с экономической, поэтому он наиболее перспективен. Пористые сплавы с памятью формы получают на основе смеси порошков титана и никеля. Обычно эти порошки смешивают в соотношении один к одному или готовят смесь с избытком никеля [1]. С другой стороны в [27] показано, что пористые сплавы TiNi, полученные из смеси с избытком титана, тоже проявляют эффекты памяти формы и могут быть использованы для технических приложений, поскольку они проявляют эффекты памяти формы в интервале температур от 50 до 100 оС. Однако обычные механические свойства таких сложных объектов практически не исследованы, вместе с тем, для успешного применения таких материалов в технике необходима информация о прочности, пластичности и модуле упругости таких материалов. Поэтому целью данной работы явилось исследование механического поведения пористого сплава И-45ат.%№, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
По результатам работы можно сделать следующее заключение:
1. Пористый сплав Т1-45ат.%№ в аустенитном состоянии деформируется неупруго уже на начальном этапе нагрузки. Разгрузка сплава осуществляется по нелинейному закону, при этом восстанавливается значительная деформация, которая может достигать 3 - 5 %. Это связано с тем, что пористый сплав обладает высокой открытой пористостью и представляет собой сложную арочную конструкцию. При сжатии и разгрузке относительно небольшая деформация отдельных элементов этой конструкции суммируется так, что изменение деформации всего образца оказывается значительной.
2. В пористом сплаве Т1-45ат.%№, отожженном при температуре 500 оС, обнаружено псевдоупругое поведение при температуре 170 оС. При этом на зависимости o(s) наблюдается характерная листообразная форма.
3. Увеличение температуры деформирования приводит к немонотонному изменению предела прочности. Максимальная величина предела прочности наблюдается при таких температурах, когда в образце реализуется эффект псевдоупругости. Модуль упругости, измеренный по начальному линейному этапу разгрузки, увеличивается с ростом температуры деформирования от 3 до 4 ГПа.
4. Увеличение температуры термообработки от 400 до 500 оС приводит к росту предела прочности. При этом увеличивается и деформация до разрушения, если деформирование осуществляли при температурах 130 и 190 оС. При температурах деформирования 150 и 170 оС деформация до разрушения в образцах, отожжённых при температуре 500 оС, оказывается на 1 - 2 % ниже, чем в образцах, отожженных при температуре 400 оС. Термообработка не оказывает существенного влияния на модуль упругости и вид его зависимости от температуры деформирования. Влияние температуры отжига на механические свойства пористого сплава может быть обусловлено, как незначительным изменение фазового состава сплава, так и образованием поверхностного оксида, упрочняющего сплав.
