Введение к работе
Актуальность работа В настоящее время известно довольно значительное количество материалов, проявляющих эффект памяти форми- (ЭПФ). К ним относятся сплави на основе меди, золота, серебра, титана, железа и др. Особое место среди них занимают В2 интерметаллические соединения и, несомненно, никелид титана, нашедший на сегодняшний день наибольшее применение. Проявление 100%-го эффекта памяти формы (ЭПФ) в этих материалах обусловлено протеканием мартенситного превращения (МП) термоупругого характера, ' теоретически предсказанного Г.В. Курдюмовым и экспериментально обнаруженного Г.В. Курдюмовым и Л.Г. Хандросом.
Однако, еще в 1977 году на конференции ІС0МАТ-77 Л.Г. Хандрос, базируясь на результатах исследования сплава CuSn, отмечал, что наличие термоупругого мартенситного превращения не есть необходимое, хотя и вполне достаточное условие для наличия 100%-го ЭПФ. В связи с этим, наше внимание привлекли В2 интерметаллические соединения 2г, мартенситное превращение в которых протекает с широким гистерезисом, а также тот факт, что в некоторых из них был обнаружен 100%-й ЭПФ. Таким образом, возник вопрос о том, является ли такое поведение общим для интерметаллидов Zr-Me (Мэ-Металл) и какова причина такого поведения. Исследования, способные дать ответ на этот вопрос, расширят наше понимание природы мартенситного превращения и могут послужить основой для дальнейших разработок конструкционных сплавов с ЭПФ, что и определяет актуальность настоящего исследования.
Цель исследования Целью настоящей работы являлось изучение закономерностей мартенситного превращения и эффекта памяти формы в в интерметаллиде Zr-Cu и сплавах на его основе. Исходя из этого, были поставлены следующие задачи:
1. Определение кристаллической структуры и микроструктурных
особенностей фаз, образующихся при мартенситном превращении, в
интерметаллическом соединении Zr-Cu эквиатомного состава;
-
Исследование термодинамических закономерностей мартенситного превращения и, обусловленного им, эффекта памяти формы в эквиатомном интерметаллиде Zr-Cu;
-
Исследование влияния легирования N1 и Ті на характеристики мартенситного превращения и эффекта памяти формы в сплавах на основе Zr-Cu.
Научная новизна В настоящей работе впервые определены кристаллическая структура и субструктурные особенности мартенситных фаз, образующихся в интерметаллиде Zr-Cu. Также впервые изучены закономерности температурного гистерезиса и другие .термодинамические характеристики мартенситного перехода в этом соединении. Впервые исследован ЭПФ в ZrCu; обнаружено что степень восстановления формы в рассматриваемом случае достигает 90. Установлено, что невосстановление формы связано с высоким уровнем необратимых процессов, протекающих в одной из образующихся мартенситных фаз. Впервые проведено систематическое исследование влияния легирования на мартенситное превращение и эффект памяти формы в сплавах на основе Zr-Cu. Показано, что уменьшение электронной концентрации приводит к повышению характеристических температур, а уменьшение межатомных расстояний - к их понижению.
Степень восстановления формы при легировании возрастает до 100%.
Практическое значение ' Полученные результаты позволяют расширить класс материалов с ЭПФ, применяемых в промышленности. Легирование позволяет регулировать' гистерезис мартенситного превращения в пределах 40-250С, характеристические температуры в, пределах -196 - 8000 при 100% восстановлении формы. Все ато делает возможным создание новых материалов для соединений трубопроводов, термочувствительных и исполнительных элементов, работающих не только при низких, но и при повышенных температурах. Основные защищаемые положения
-
Высокотемпературная В2-фаза эквиатомного интерметаллического соединения Zr-Cu при охлаждении ниже 140С испытывает мартенситное превращение, результатом которого является образование трех фаз, отличающихся друг от друга как морфологически, так и субструктурно; кристаллическая структура 2-х мартенситных фаз, занимающих 90 объема, относится к моноклинной синтонии с упорядочением по типу BI9*.
-
Мартенситное превращение в эквиатомном интерметаллическом соединении Zr-Cu сопровождается ЭПФ со степенью восстановления формы близкой к 100 Ж при широком температурном гистерезисе (175С),что обусловлено высоким уровнем необратимых релаксационных" процессов в одной из образующихся мартенситных фаз, объемная доля которой хорошо коррелирует с невосстановлением ' формы в рассматриваемом случае.
3. Повышение степени восстановления формы до. 100 при легировании
Zr-Cu обусловлено тем, что мартенситная фаза, ответственная за
невосстановление формы в эквиатомном сплаве, не образуется.
Твердорастворное упрочнение при легировании приводит к снижению
величины мартенситной деформации. . .
Апробация работы Материалы данной диссертации
доложены и обсуждены на Всесоюзной конференции по мартенситнь» превращениям в твердом теле "МАРТЕНСИТ-М", Косов, 1991; 5-ї Украинской школе "ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ. В МЕТАЛЛАХ 1/ СПЛАВАХ", Славско, 1992; Международной конференции IUMRS-ICAM-93, Токио, 1993.
Публикации По результатам исследования опубликовано Е печатных работ в международных и республиканских журналах і сборниках.