Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Исследование процессов ползучести в сплаве на основе никелида титана

Работа №75261

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

материаловедение

Объем работы97
Год сдачи2018
Стоимость4940 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
106
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 5
1. Механизмы ползучести в сплавах на основе никелида титана 7
1.1 Механизмы ползучести в металлах и сплавах 7
1.1.1 Описание процесса ползучести 7
1.1.2 Дислокационные модели ползучести 10
1.1.3 Диффузионная ползучесть 18
1.2 Структура и свойства сплавов на основе никелида титана 25
1.2.1. Фазовые превращения в никелиде титана 25
1.2.3 Влияние технологии обработки на структуру и свойства сплавов на основе никелида титана
1.3 Исследование ползучести в сплавах на основе никелида титана 41
2. Объекты и методы исследования 46
2.1. Объекты исследования 46
2.2. Методы исследования 47
3. Изучение механизмов ползучести в сплавах на основе никелида титана
3.1 Влияние условий испытаний на высокотемпературную ползучесть при
испытаниях на кручение образцов из никелида титана
3.2 Влияние термической обработки на свойства при высокотемпературной
59 ползучести
3.3 Влияние темпертурного воздействия при испытаниях на ползучесть на
свойства ЭЗФ
3.4 Влияние содержание никеля на механизмы высокотемпературной
ползучести и характеристики ЭЗФ
3.5 Низкотемпературная ползучесть в сплавах на основе никелида титана 80
Выводы 87
Список литературы 89


В настоящее время материалы, обладающие эффектом запоминания формы (ЭЗФ) и сверхупругостью (СУ) находят все более широкое применение в машиностроении, приборостроениии других областях промышленности. Наиболее широко применяются сплавы на основе никелида титана, которые обладают высоким комплексом функциональных и механических свойств и хорошей коррозионной стойкостью. Технология производства изделий из этих сплавов состоит из выплавки слитков, их переработки горячей деформацией в полуфабрикат (пруток, проволоку, и др), придания формы изделию механической обработкой и/или пластической деформацией, а также включает термическую обработку для обеспечения требуемых характеристик ЭЗФ и СУ. Каждый из этих этапов последовательно оказывает влияние на формирование конечной структуры сплавов и функциональные свойства готового изделия. Сложность влияния химического состава сплава, режимов температурного и деформационного воздействия на структуру материала и свойства эффекта запоминания формы (температуры начала и конца восстановления формы, восстанавливаемую при ЭЗФ и СУ деформацию, реактивные напряжения и др.) сильно затрудняет обеспечение регламентированного уровня функциональных свойств изделия.
Многие конструкции работают в условиях постоянной ползучести - деформации под действием постоянно приложенной нагрузки, однако изучение ползучести для этого сплава не получило широкого изучения в литературе.
Кроме того, достаточно остро стоит вопрос влияния температурных режимов на структуру и свойства сплава, т.к. от них напрямую зависят характеристики эффекта запоминания формы и сверхупругости, то есть, иными словами, долгая выдержка при больших температурах испытания может привести к тому, что материал не будет справляться со своей исходной задачей, однако знание структурных изменений протекающих при высокотемпературной ползучести может позволить применять эти механизмы в качестве возможной технологии формоизменения заготовок и изделий из никелида титана, что является важной задачей при производстве ввиду того, что изготовление изделий из сплава порой бывает технологически сложным и экономически невыгодным. Именно из-за этого изучение механизмов ползучести в сплаве на основе никелида титана является актуальной проблемой. Поэтому настоящая работа посвящена исследованию влияния структуры и условий испытаний на процессы ползучести в сплаве на основе никелида титана.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

1. Испытания на ползучесть кручением в интервале температур 450 -
550ОС показали, что за время выдержки, не превышающей двух часов, образцы накапливают пластическую деформацию от 5 до 20 %, в зависимости от приложенных напряжений. Так при напряжениях 200 МПа средняя скорость увеличивается от 6-10-6 с-1 при 450ОС до 3- 10-4с-1 при 550ОС. Процесс ползучести происходит по дислокационному и диффузионную механизму, влияние которых на накопление деформации зависит от температуры испытаний.
2. Выделение частиц Ti3Ni4приводит к уменьшению скорости ползучести во время испытаний при 450ОС после отжига при 450ОС (до 2-10"6 с-1). Природа уменьшения скорости ползучести во время испытаний при 500ОС после термической обработки не совсем ясна, но может быть связана с растворением частиц Ti3Ni4. Отжиг при 700ОС приводит к увеличению размера зерна и падению скорости ползучести во время испытаний при 450 - 500 ОС (1*10-6 с-1 и 2*10-5 с-1, против 6*10-6 с-1 и 9*10-5 с-1 для исходных). Во время испытаний при 550ОС у всех образцов не замечено существенных изменений скорости накопления деформации.
3. Температуры восстановления формы максимальны, если деформация проходила при 450ОС (+40 + +78ОС), что связано с выделением в структуре сплава богатых никелем интерметаллидов типа Ti3Ni4и обогащением В2- фазы титаном, и минимальны после деформации при 550ОС (ниже нуля), когда происходит их растворение. Проведение предварительной термической обработки так же существенно влияет на свойства ЭЗФ и СУ - температуры восстановления формы изменяются в общем интервале от отрицательных до +53ОС.
4. При напряжениях 200 МПа и температуре испытаний 500ОС в исходном состоянии у плавки 1 и 2 скорости накопления деформации равны 9-10"5 с-1 и 1-10"4 с-1 соответственно, что объясняется большей объемной долей интерметаллидов в плавке 1. Общий характер закономерностей изменения свойств ЭЗФ одинаков для обеих плавок, однако у плавки 2 температуры восстановления формы всегда выше, чем у плавки 1, и не уходят в отрицательную область, достигая минимальных значений после отжига при 700ОС в интервале от +9- +21ОС.
5. При низкотемпературной ползучести никелида титана деформация при малых напряжениях накапливается из-за упругого последействия и полностью устраняется после снятия нагрузки в течении времени. Во время испытаний при напряжениях выше предела упругости ползучесть протекает за счет мартенситного превращения под напряжением, полнота которого зависит от температуры испытаний, уровня действующего напряжения и количества препятствий, находящихся на пути движения межфазной границы. С течением времени с учетом упомянутых выше факторов мартенситное превращение исчерпывается, и накопление деформации ослабевает, в то время как приложенных напряжений недостаточно, чтобы ползучесть начала протекать по механизмам скольжения.



1. Р.С. Санжаровский, М.М. Манченко Ползучесть бетона и его мгновенная нелинейность деформирования в расчетах конструкций / Санжаровский Р.С., Манченко М.М. // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2015. №2 - С. 33-40
2. Б.Е. Васильев Исследование влияния ползучести на длительную прочность при работе лопаток турбин на нескольких стационарных режимах / Б.Е. Васильев // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение».
2011. № 3 - С. 78-87
3. Работнов Ю. Н.. Сопротивление материалов./ Ю. Н. Работнов.// М.: Физматгиз, 1963. — 456 с.
4. Фридель Ж. Дислокации / Ж. Фридель // - М.: Мир - 1967 - 660 с.
5. Davidge R.W. Plasic deformation and work-hardening in NaCl/ R. W. Davidge, P.L. Pratt // Phys. Stat. Sol, 6 - 1964 759-776 p.
6. Gaillard D., Martin J.L. Microstructure of aluminium during creep at intermediate temperature./ Gaillard D., Martin J.L. // Acta Metall - 1982 - 437-445 pp.
7. Пуарье Ж.-П. Ползучесть кристаллов. Механизмы деформации металлов, керамики и минералов при высоких температурах: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 287 с.
8. Escaig B. Sur l’origine de la limite elastique des metaux cubiques centre a basse temperature/ B. Escaig// J. Physique, 28 - 1967. - 171-186 pp
9. Guyot P., Dorn J.E. A critical review of the Peierls mechanism / P. Guyot, J.E. Dorn// Can. J. Phys. - №45 - 1967 -983-1016
10. Vitek V. Theory of the core structures of dislocations in body-centred- cubic metals/ V. Vitek// Crystal Lattice Defects - №5 - 1974 - 1-34 pp
11. Kroupa F., Vitek V., Splitting of dislocations in bcc metals on {100} planes. / F. Kroupa, V. Vitek// Czech. J. Phys. - B.14 - 1964 - 337-346
12. Escaig B. L’activation thermique des devitions sous faibles contraintes dans les structures hc et cc/ B. Escaig // Phys. Stat. Sol. - 28 - 1986 _ 463-474 pp
13. Dislocation interactions and internal strains. In Internal stresses and fatique in metal/ Fridel J. and etc// Elsevier, Amsterdam - 1959 - 220-262 pp
14. McLean D. The physics of high-temperature creep in metals/ D. McLean// Rep. On Progress in Physics - №29 -1966 - 1-33pp
15. Nabarro F.R.N. Steady state diffusional creep/ F.R.N. Nabarro// Philos. Mag. - №16 - 1967 - 231-237pp
16. Squires R.L. Grain boundary denuded zonez in a magnesium U wt % zirconium alloy/ R.L. Squires, R.T. Weiner, M. Philips// J. Nuclear Mater - №8 - 1963 - 77-80 pp
17. Paterson M.S. Creep in transforming polycrystalline materials/ M.S. Paterson// mechanics of materials - №2 - 1978 - 103-109 pp
18. Coble R.L. A model for boundary-diffusion controlled creep in polycrystalline material/ R.L. Coble// J. Appl. Phys. - №34 - 1963 - 1679- 1682pp
19. Лифшиц И.М. К теории диффузионно-вязкого течения поликристаллических тел/ И.М. Лифшиц// ЖЭТФ - №44(4) - 1963 - 1349-1367
20. Raj R., Ashby M.F. On grain boundary sliding and diffusional creep/ R. Raj, M.F. Ashby// Metall. Trans. - №2 - 1971 - 1113-1127pp
21. Miyazaki S., Otsuka K. Development of shape memory alloys //ISIJ Intern. 1989. Vol. 29, NS. P. 353-377
22. Хачин В.Н., Пушин В.Г., Кондратьева В. В. Никелид титана: Структура и свойства. - М.: Наука, 1992. - 160 с.
23. Ильин А. А. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. - М.: Наука, 1994. - 304 с
24. Закревский И. Г., Кокорин В. В.Черненко В. А., Качалов В. М. Мартенситные превращения в интерметаллиде Ti50Ni47Fe3 при высоких давлениях // металлофиика. 1987. Т. 9, №1. С. 107-109.
25. Dautovich D. P. And Purdy G. R.: Canadian Met. Quart., Vol. 4, p. 129, 1965.
26. Чернов Д. Б., Паскаль Ю. И., Гюнтер В. Э., Мондсевич Л. А.//Изв. вузов. Физика. 1981. Т. 24, №3. С. 93-96
27. В.А. Лохов, сплавы с памятью формы: применение в медицине. Обзор моделей, описывающих их поведение/ В.А. Лохов, Ю.И. Няшин,
A. Г. Кучумов// Российский журнал биомеханики, 2007, том 11, № 3: 9-2
28. Материалы с эффектом памяти формы: Справ. Изд./Под ред. Лихачева В.А. - Т.1. - СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1997. - 424 с
29. Сплавы с памятью формы в медицине. Томск: 1998. 487с.
30. М. Хансен, К. Андерко. Структуры двойных сплавов. - М.: Металлургия, 1962, с. 1111.
31. Корнилов И.И., Белоусов О.К., Качур Е.В. Никелид титана и другие сплавы с эффектом “памяти”. - М.: Наука, 1977. - 180 с.
32. Винтайкин Е.В. Мартенситные превращения.//Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Металловедение и термическая обработка. 1983. №17. с. 3-63.
33. Лихачев В.А., Кузьмин С.Л., Каменцева З.П. Эффект памяти формы. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1987. - 216 с.
34. Лихачев В. А., Помыткин С. П., Шимановский С. Р. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1989. №8. С. 11-17.
35. Эффект памяти формы в сплавах./Пер. с англ., ред. Займовского
B. А. - М.: Металлургия, 1979. - 180 с.
36. Ильин А.А. Сплавы с эффектом запоминания формы (обзор)//Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка. - М.: ВИНИТИ.,1991. Т. 25. с. 3-59.
37. Скворцов В. И., Ильин А. А., Поташников А. П., Молоканов А. В. Построение номограмм для оценки работоспособности элементов многоразового действия из промышленных сплавов ТН1 и ТНЗМ. М., 1987. 5 с. Деп. в ВИМИ, №Д07499.
38. Прокошкин С. Д., Капустина Л. М., Бондарева С. А. И др. Структура горячедеформированного аустенита и свойства сплава Ti-Ni-Fe после ВТМО// Физикаметаллов и металловедение. 1991.Вып. 3. С. 144¬149.
39. Ильин А. А., Гозенко Н. Н., Скворцов В. И., Никитич А. С. Структурные изменения в сплавах на основе никелида титана при деформации и их влияние на характеристики восстановления формы.// Изв. вузов. Цв. металлургия. 1987. №3. С. 88-93.
40. Гозенко Н. Н., Ильин А. А. Влияние термомеханической обработки на уровень остаточных напряжений и текстуру холоднодеформированных полуфабрикатов из сплавов на основе никелида титана// Тез. докл. VI всесоюз. Конф. “Текстура и рекристаллизация в металлах и сплавах”. М., 1991. С. 125.
41. Гозенко Н. Н., Ильин А. А., Кузьмин А. В. Формирование текстуры В2-фазы при холодной пластической деформации сплавов на основе никелида титана// Тез. докл. V всесоюз. Конф. “Текстура и рекристаллизация в металлах и сплавах”. Уфа, 1987. С. 43.
42. Nishida M., Wayman C. M.// Mater. Sci. And Eng. 1987. V. 93. P. 191-203.
43. Лихачев В. А., Помыткин С. П., Шимановский С. Р. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1989. №8. С. 11-11
44. Зельдович В.И., Собянина Г.В., Пушин В.Г., Хачин В.Н. Фазовые превращения в сплавах никелида титана. II Старение при непрерывном охлаждении. ФММ, 1994, 77, № 1 с. 114-120.
45. Nishida M., Wayman C. M., Honma T.// Met. Trans. A. 1986. V. 17A, P. 1505-1515.
46. Ильин А. А., Скворцов В. И., Староверов А. Г., Новиков С. П. Влияние режимов низкотемпературного старения на изменение фазового состава и структуры сплава Ti-56Ni // Повышение качества, надежности и долговечности изделий из конструкционных и инструментальных сталей и сплавов. - Л.: ЛДНТП. 1980. С. 88-90.
47. Nishida M., Wayman C.M. Electron Microscopy Studies of the Premartensitic Transformations in an Aged Ti-51 :% at. Ni shape Memore alloy.- Metallography, 1988, 21, p. 2131-2136.
48. Зельдович В. И., Пушин В. Г., Хачин В. Н. и др. Материалы Всесоюзной конференции по мартенситным превращениям в твердом теле, сентябрь, 1991, Косов, Киев, 1992. - с. 330-333.
49. Собянина Г.А., Зельдович В.И., Фазовые превращения в сплавах никелида титана. III. Закономерности процесса старения -ФММ, 1998, 86, №1,- .с. 134-144.
50. Гришков В. Н. Влияние старения на мартенситные превращения в сплавах TiNi вблизи эквиатомного состава. - Канд. дис. - Томск, ТГУ,
1986. - 146 с.
51. Гришков В. Н., Лотков А. И. Влияние условий закалки и старения на температуры и последовательность мартенситных превращений в Ti49Ni51 // Материалы с эффектом памяти формы и их применение: Материалы семинара. Новгород. 1989. С. 114-116.
52. Сплавы с эффектом памяти формы/Ооцука К., Симидзу К., Судзуки Ю и др./Под ред. Фунакубо Х.: Пер. с японск. - М.: Металлургия, 1990. -224 с.
53. Кауфман Л., Коэн М. Термодинамика и кинетика мартенситных превращений // Успехи физики металлов: Пер с англ. М.: металлургия, 1961. Т.И.С. 192-289
54. Собянина Г.А., Зельдович В.И. Фазовые превращения в сплавах никелида титана IV Мартенситные превращения в состаренных сплавах - ФММ, 1998, 86, №1, с. 145-153.
55. Шинаев А.А. Механизм деформации сплавов на основе титана и никелида титана и его влияние нам характеристики эффекта запоминания формы. Автореферат канд. диссерт., М., 1999.
56. Mukherjee A.K. High-Temperature-Creep Mechanism of TiNi // Journal of Applied Physics. 1968. No.39. P. 2201-2204.
57. Kato H., Yamamoto T., Hashimoto S., Miura S. High-Temperature Plasticity of the 0-phase in Nearly-Equiatomic Nickel-Titanium Alloys // Materials Transactions of the JIM. 1999. No.40. P. 343-350.
58. Eggeler G., Khalil-Allafi J., Neuking K., Dlouhy A. Creep of Binary Ni-rich NiTi Shape Memory Alloys and the Influence of Pre-creep on Martensitic Transformations // Zeitschrift fur Metallkunde. 2002. No.93. P. 654-660.
59. Kobus E., Neuking K., Eggeler G. The Creep Behavior of a NiTi- Alloy and the Effect of Creep Deformation on its Shape-Memory Properties // Praktische Metallographie - Practical Metallography. 2002. No.39. P. 177-186.
60. Lexcellent C., Robinet P., Bernardini J., Beke D. L., Olier P. High Temperature Creep Measurements in Equiatomic Ni-Ti Shape Memory Alloy // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2005. No.36. P. 509-512.
61. Oppenheimer S.M., Yung A. R., Dunand D. C. Power-law Creep in Near-equiatomic Nickel-titanium Alloys // Scripta Materialia. 2007. No.57. P. 377-380.
62. Методическая рекомендация. Качественный и количественный рентгеновский анализ фазового состава титановых сплавов. М: ВИЛС, МР 18-36/СМИ-75. 1975, 39 с.
63. Коростелев П.П., Лабораторные приборы технического анализа. Справочник. М.: Металлургия, 1998.
64. Методическая рекомендация. Приготовление образцов для электронномикроскопического исследования алюминия, магния, титана и их сплавов. М.: ВИЛС. 1964. 23 с.
65. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. Учебн. пособие для вузов. 3-е изд. доп. и перераб. М.: МИСИС. 1994. 328 с.
66. Takeda K. Transformation-Induced Creep and Creep Recovery of Shape Memory Alloy/ K.Takeda, H. Tobushi, E. A. Pieczyska// Materials 2012, 5, 909-921

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.