Введение к работе
Актуальности Материалы с мартенситными превращениями известны своими нетривиальными физико-механическими свойствами в интервале температур прямой и обратной реакций. В частности, под воздействием сдвиговой нагрузки протекание мартенситных превращений может сопровождаться деформационными и силовыми эффектами макроскопического характера. Такие эффекты обычно обобщенно называют эффектами мартенситной неупругости.
В последнее время стало принципиально ясно, что в материалах с мартенситными превращениями первого рода сформировать сдвиговые деформации и напряжения можно одним лишь всесторонним давлением. Таким образом, открывается новый и в настоящее время совершенно не изученный способ создания деформации в твердых телах. Кроме того, возникает возможность изучения макроскопических проявлений мартенситных превращений, инициированньи давлением. Это может привести к более глубокому пониманию как существа эффектов мартенситной неупругости, так и природы самих мартенситных превращений.
Однако, пока отсутствуют работы по систематическому экспериментальному и теоретическому изучению влияния давления на механическое поведение рассматриваемых материалов. Поэтому тема диссертационной работы является весьма важной и актуальной.
Цель работы состояла в экспериментальном и теоретическом исследовании влияния всестороннего давления на протекание в материалах с мартенситными превращениями первого рода эффектов пластичности
превращения, памяти формы, обратимой памяти формы при нагреве и при охлаждении, генерации и релаксации реактивных напряжений. При этом требовалось выяснить основные правила формирования баромеханических эффектов.
Для этого необходимо было решить следующие основные задачи.
-
Создать опытную установку и методику, позволяющую экспериментально исследовать влияние давления на эффекты мартенситнои неупругости.
-
Провести баромеханические испытания материалов с мартенсит-ными превращениями первого рода.
-
Выполнить компьютерное моделирование баромеханического поведения модельных объектов со свойствами, близкими к свойствам экспериментально изученных материалов.
Научная новина, В работе впервые систематически исследовано влияние всестороннего давления на эффекты мартенситнои неупругости в материалах с мартенситными превращениями первого рода.
Обнаружено, что в данных материалах одним лишь изменением давления можно стимулировать протекание эффектов мартенситнои неупругости, так что по способности инициировать эти явлення фактор давления оказывается эквивалентным фактору температуры. При этом давлением оказывается возможным сформировать значительные по величине сдвиговые напряжения и деформации.
Обнаружено, что в изученных материалах давлением можно сформировать температурную задержку эффектов мартенситнои неупругости.
Обнаружено, что в системе TiNI давление уменьшает ширину термомеханического гистерезиса.
Исследования показали, что учет одного лишь объемного эффекта превращения в системе уравнений структурно-аналитической теории прочности Лихачева-Малинина позволяет качественно верно рассчитать баромеханическое поведение модельных объектов со свойствами, сходными с экспериментально изученными.
Обоснованность, научных положений и выводов и достоверность результатов обеспечена тщательной проработкой всех сторон экспериментальной методики, соответствием полученных данных всей совокупности знаний о физических свойствах и механическом поведении изученных материалов, соответствием результатов расчетов и опытов, проверкой программы вычислений на тестовых режимах.
Практическая ценность. Полученные результаты открывают возможность создания класса принципиально новых устройств, срабатывающих от давления, в том числе создаваемого взрывом.
Получены простые по форме рекомендации по расчету баромеха-нического поведения материалов с мартенситными превращениями первого рода.
Положения, выносимые на .зашату,
1. В материалах с мартенситными превращениями первого рода давлением можно инициировать эффекты мартенситной неупругости,
формируя при этом значительные по величине неупругие деформации и напряжения сдвигового характера.
-
Давлением можно осуществить температурную задержку эффектов мартенситной неупругости.
-
В сплавах TiNi и CuAIMn всестороннее давление смещает характеристические температуры в сторону их уменьшения.
-
В сплавах TiNi давление сильнее влияет на характеристические температуры обратного и слабее - прямого превращения.
Апробация. Материалы диссертации были представлены и обсуждены на Межрегаональнон научно-технической конференции в г. Пермь (1994г.), на Первой международной конференции "Актуальные проблемы прочности" в г. Новгород (1994 г.), на I Российско-Американском семинаре и XXXI семинаре "Актуальные проблемы прочности" в г. Санкт-Петербург (1995 г.), на XIY Международной конференции в г. Самара (1995 г.), на ХХХП семинаре "Актуальные проблемы прочности", посвященного памяти Владимира Александровича Лихачева в г. Санкт-Петербург (1996 г.). Основные результаты диссертационной работы докладываются также на семинарах лаборатории прочности материалов НИИММ СПбГУ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ. Перечень работ приведен в конце автореферата.
Вклад автора состоит в выполнении основной части работы, включая создание новой методики баромеханических испытаний, работу по проведению опытов и выполнении компьютерных расчетов.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести тав, выводов и списка использованной литературы, содержащего 86 наименований. Работа содержит 107 страниц печатного текста, 44 рисунка; полный объем ее, включая список литературы - 151 страница.