Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ЭФЕКТЫ ПМСТМНОСТИ ПРЕВРАЩЕНИИ И ПАШТЙ ФОРМЫ 7 МАТЕРИАЛОВ С МАРТЕНСИТНЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ 9
1.1. Мартенситные превращения в металлах и сплавах, протекающие под нагрузкой 10
1.1.1. Основные условия проявления эффектов пластичности превращения, псевдоупругости и памяти формы II
1.1.2. Обратимые носители деформации и движущие силы процессов возврата 21
1.1.3. Память формы и пластичность превращения в железомарганцевой стали 26
1.2. Эффект памяти формы в никелиде титана 30
1.2.1. Особенности электронной структуры и предмартенситное "размягчение" решетки 31
1.2.2. Структурные перестройки решетки и кристаллогеометрия мартенсит-ного превращения 37
1.2.3. Исследование структурных механизмов эффектов памяти формы и пластичности превращения в никелиде титана 46
1.3. Постановка задачи 54
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 55
2.1. Геометрия и особенности рентгеновской текстурной съемки 55
2.2. Приготовление образцов для анализа текстуры в никелиде титана и железо-марганцевой стали 63
2.3. Режимы и условия термомеханических испытаний 70
2.4. Экспериментальная схема текстурных исследований 73
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 76
3.1. Особенности текстурообразования в условиях реализации эффектов памяти формы и пластичности превращения в никелиде титана 78
3.1.1. Классификация текстуры прокатки и характер ее наследования в процессе мартенситного превращения 79
3.1.2. Текстура превращения при деформации растяжением и сжатием 87
3.1.3. Текстуры превращения при деформации разгибом в свободном и напряженном состояниях сплава 105
3.2. Текстурообразование в процессе пластичности превращения в железомарганцевой стали. 114
ГЛАВА ІV. ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 124
4.1. Развитие текстуры в никелиде титана при мартенситных превращениях, протекающих под нагрузкой 125
4.2. Особенности фазовыдедения и текстуро-образования в процессе пластичности превращения в железомарганцевой стали 141
4.3. Структурный механизм эффектов памяти и пластичности превращения в сплавах с разным характером реализации мар-тенситных превращений 147
ЛИТЕРАТУРА 153
- Мартенситные превращения в металлах и сплавах, протекающие под нагрузкой
- Геометрия и особенности рентгеновской текстурной съемки
- Особенности текстурообразования в условиях реализации эффектов памяти формы и пластичности превращения в никелиде титана
- Развитие текстуры в никелиде титана при мартенситных превращениях, протекающих под нагрузкой
Мартенситные превращения в металлах и сплавах, протекающие под нагрузкой
Структурные перестройки решеток материалов, способных запоминать большие неупругие деформации в процессе мартенситных превращений, связаны как непосредственно с обратимым характером бездиффузионных мартенситных превращений, так и с особенностями протекания их под нагрузкой. Пластическая деформация при МП в условиях действия внешних напряжений, когда они меньше напряжения течения матричной фазы, накапливается только за счет сдвигового характера превращения. Это касается материалов, в которых изоморфные изменения решетки при МП незначительны. Макроскопическое формоизменение при этом протекает путем ориентаци-онно-избирательного роста кристаллов мартенсита. Такой процесс сам по себе обусловливает возникновение сил механической и химической природы, возвращающих накопленную деформацию.
Геометрия и особенности рентгеновской текстурной съемки
Для определения преимущественных ориентации (текстур) кристаллитов в поликристалле в рентгеновской части эксперимента применяли дифрактометрический метод определения текстур. Текстурная съемка проводилась на аппарате ДРОН-3.0 при помощи текстурной приставки ЗЛІ-І4.
Как известно /60-63/, для получения информации о распределении нормалей к плоскостям определенного индекса (Ш) по сфере, которую можно описать условно вокруг помещенного в центр образца, необходимо перебрать все возможные расположения этих плоскостей. Поскольку при съемке текстур на дифрактометре счетчик выставляется в определенное положение по отношению к поверхности образца (под углом 0 , где 0 - угол отражения для плоскостей данного ), то для перебора возможных ориентации образец необходимо вращать вокруг каких-нибудь двух направлений осей координат, связанных с образцом. Обычно условно направляют ось Z вдоль оси гониометра, X - перпендикулярно поверхности, а 1J тогда лежит в плоскости поверхнос-ти образца. Проектирование выходов нормалей М на сфере (полюсов) на плоскость круга стереографической проекции путем нанесения величин текстурных интенсивностей в каждой точке, позволяет получить информацию о текстуре в виде прямой полюсной фигуры (ППФ). В зависимости от того вокруг каких осей происходит вращение образца возможны три способа текстурной съемки: один - на просвет и два - на отражение. При съемке на просвет образец вращается вокруг осей X и Z , причем в начальном положении находятся плоскости перпендикулярные поверхности образца. При изменении утлов поворота вокруг X и Z перебираются все точки полюсной фигуры, расположенные на переферийной области вне круга с радиусом 0 . Центральную часть ППФ можно получить методом поворота "на отражение", когда в начальном положении в образце отражают плоскости, параллельные поверхности, а при вращении вокруг тех же осей X и 2 перебираются все точки круга радиусом 0 на ППФ. Эти два метода как бы дополняют друг друга, и их комбинация дает возможность построить полную ППФ. Но недостатком этих методов является то, что при повороте вокруг оси Z изменяется длина пути рентгеновского пучка в образце, и необходимо вводить систематические поправки на поглощение и рассеяние излучения. К тому же, для метода на просвет необходимо сильно утонять образцы, что не всегда возможно из-за трудоемкости процедуры и из-за соображений оптимальных условий получения информации в эксперименте. Поэтому в работе был выбран третий метод съемки на отражение методом наклона.
Особенности текстурообразования в условиях реализации эффектов памяти формы и пластичности превращения в никелиде титана
В настоящем исследовании на образцах из эквиатомного сплава /INL проводили изучение текстурообразования в процессах накопления и возврата деформации в условиях реализации эффекта памяти формы. Использовали различные механизмы задания деформации: путем активного нагружения мартенсита и при охлаждении сплава под постоянной нагрузкой из аустенитного в мартенситное состояние, то есть в режиме ЭПП. Активное нагружение мартенсита производили растяжением, сжатием и деформацией разгибом. Пластичность превращения осуществляли приложением растягивающих напряжений. Эволюцию текстуры при ЭПФ наблюдали при отогреве сплава как после освобождения его от нагрузки, так и в напряженном состоянии. Кроме того проводили изучение преобразования текстуры при циклировании сплава в интервалах МП. При этом учитывали исходную текстуру прокатки, присущую опытным образцам, а также ее вклад в формирование текстур превращения.
Развитие текстуры в никелиде титана при мартенситных превращениях, протекающих под нагрузкой
Как показало изучение текстуры прокатки аустенита экспериментального сплава lint , для него характерны были (III) [2Il] и (112) [їю] преимущественные ориентировки после предварительного обжатия. Поскольку прокат был сначала горячим, а затем из полученных брусков изготавливали пластинки путем холодной прокатки, то учесть вклад механизмов скольжения и двой-никования при деформации в конечную текстуру - довольно сложная задача. Однако для кристаллической решетки сплава ii/u характерна механическая неустойчивость в направлениях 112 с векторами поляризации вдоль 111 направлений. В результате колебания атомов в системах {ill} Ш и {lI2} Ш происходят сдвиги при образовании промежуточной а фазы. Колебания атомов в (112} Ш системе к тому же обусловливают последующую трансформацию В2 фазы в тетрагональную сингонию, во время которой происходят сдвиги атомов в плоскостях {їю} в направлениях П0 или 11Т . На рис.4.1 показано, что это имеет место потому, что в кубической решетке П2 направления лежат в плоскостях {ill} , а Ш направления параллельны {112} , но лежат в {iioj плоскостях. В результате, при сдвиге атомов в П1 направлениях,их перетасовки могут происходить и в {поЗ плоскостях. Классифицированная нами текстура прокатки также вписывается в набор {лк] мс систем, по которым в Ііпі. могут происходить сдвиги при скольжении и двойниковании. Причем, очевидно, что в зависимости от того, происходят эти процессы в результате обычной пластической деформации или в процессе фазового превращения, меняются только комбинация и набор таких систем сдвига. Так, в случае текстуры прокатки пластинок толщиной 1,0 мм конечная ориентация была таковой, что (III) плоскости располагались в плоскости проката, a [2Il] направления - вдоль НИ. Хотя, как отмечалось в Главе Ш, это конечно совсем не обязательно свидетельствует о том, что сдвиг при прокатке шел в {III} 211 системе, поскольку конечная текстура может быть результатом сложной комбинации нескольких текстур. Для пластинок 0,5 мм толщиной характерно было также преимущественное расположение плоскостей (112) и направлений [їю] относительно
Текстуру прокатки трудно классифицировать простым описанием сдвиговых перемещений атомов при обжатии. Однако, тот факт, что системы конечных ориентации тек стуры прокатки являются набором кристаллографических плоскостей и направлений, которые должны быть задействованы в процессе фазовых превращений, позволяет понять некоторые моменты в процессе эволюции текстурных максимумов на ШФ текстур превращения. В частности, видимо именно поэтому не меняется коренным образом локальное положение максимумов по углуоС, а происходит в основном лишь перераспределение их по углу J5 на ППФ. Многие кристаллиты заранее в результате проката занимают преимущественные положения, соответствующие таковым, которые они заняли бы при фазовой перестройке решетки в процессе МП под нагрузкой.
