Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Функционально-механические свойства материалов с каналами мартенситной неупругости 1ft
1.1 Основные механизмы обратимой деформации 10
1.1.1 Механическое двоиникование как основной механизм пластичности 11
1.1.2 Мартенситные превращения 13
1.2 Классификация функционально-механических свойств сплавов с каналами мартенситной неупругости ^
1.2.1 Эффекты памяти формы 17
1.2.2 Эффекты пластичности превращения 19
1.2.3 Эффект сверхэластичности 23
1.2.4 Реактивные напряжения 25
1.2.5 Деформация ориентированного превращения 27
1.3 Физико-механические характеристики материалов с каналами мартенситной неупругости
1.4 Влияние различных факторов на эффекты памяти формы в сплавах с мартенситным механизмом неупругости 32
1.5 Влияние термомеханической обработки на свойства мартенситной неупругости материалов Q
1.6 Энергоемкость материалов с мартенситной неупругостью и факторы, влияющие на её величину 43
1.7 Структурно-аналитическая теория прочности 50
1.8 Структурно-аналитическая теория физической мезомеханики материалов
Выводы по главе 1 66
Глава 2. Постановка задачи и методики экспериментальных исследований 67
2.1 Постановка задачи 67
2.2 Методика экспериментальных исследований 70
Глава 3. Влияние режима термомеханической обработки на обратимое формоизменение в сплаве ТН-1 .
3.1 Обратимая память формы и термоциклический возврат деформации в сплаве ТН-1 в свободном состоянии после термомеханической обработки при постоянных напряжениях нагрева и охлаждения (первый режим обработки)
3.2 Обратимое формоизменение в сплаве ТН-1 в свободном состоянии после термоциклироваания под постоянным касательным напряжением при охлаждении (второй режим обработки) 80
3.3 Обратимое формоизменение в сплаве ТН-1 в разгруженном состоянии после термоциклирования под постоянным касательным напряжением при нагревании (третий режим обработки) 83
Выводы по главе 3 85
Глава 4. Влияние температурно-силового режима термомеханического воздействия на энергоемкость никелида титана
4.1 Энергоемкость никелида титана после термоциклирования напряжениями, кратными рабочим (I режим обработки) Q.
4.1.1 Энергоемкость никелида титана после I режима обработки для рабочих напряжений тігЗОМПа и то=12,5МПа
4.1.2 Энергоемкость никелида титана после I режима обработки для рабочих напряжений Тн=100МПа и т0=25МПа
4.2 Энергоемкость никелида титана после обработки под постоянными напряжениями нагрева и охлаждения (II режим обработки)
4.2.1 Энергоемкость никелида титана после II режима обработки при соотношении рабочих напряжений Тн/то=4 Qfi
4.2.2 Энергоемкость никелида титана после II режима обработки при соотношении рабочих напряжений тн/то= 1,5 Q7
Выводы по главе 4 100
Глава 5. Эффект однократной памяти формы при изотермическом и неизотермическом способе формирования
Выводы по главе 5 105
Глава 6. Теоретическое описание поведения материалов с каналами мартенситной неупругости при термоциклировании под нагрузкой
6.1 Описание эволюции обратимого формоизменения для необработанного материала с эффектами памяти формы при термоциклировании под нагрузкой 108
6.2 Описание эволюции обратимого формоизменения для материала с эффектами памяти формы, прошедшего предварительную термомеханическую обработку, при термоциклировании под нагрузкой 115
Выводы по главе 6 119
Общие выводы и рекомендации 120
Список литературы
- Механическое двоиникование как основной механизм пластичности
- Физико-механические характеристики материалов с каналами мартенситной неупругости
- Обратимое формоизменение в сплаве ТН-1 в свободном состоянии после термоциклироваания под постоянным касательным напряжением при охлаждении (второй режим обработки)
- Энергоемкость никелида титана после I режима обработки для рабочих напряжений Тн=100МПа и т0=25МПа
Введение к работе
Необычные физико-механические свойства сплавов с эффектом памяти формы обратили на себя внимание ещё в пятидесятых годах прошлого столетия. Впервые явление термоупругого равновесия фаз при мартенситных превращениях было обнаружено Г.В. Курдюмовым и Л.Г. Хандросом [1, 2] в сплаве Си-А1. Фазовые переходы, в которых наблюдалось обратимое изменение размеров кристаллов новой фазы при изменении температуры или напряжения, назвали термоупругими мартенситными превращениями. Дальнейшее изучение этих материалов показало, что с мартенситными превращениями связаны уникальные механические свойства, которые позволили расширить границы применения металлов, обычно называемых сплавами с памятью формы [3]. Отличительная особенность таких сплавов -это способность восстанавливать при изотермической разгрузке или во время нагревания значительные неупругие деформации. Интенсивное изучение физических процессов и механического поведения интерметаллидных соединений, обладающих эффектом памяти формы, продиктовано веянием времени. Нетрадиционные функционально-механические свойства сплавов с памятью формы (СПФ) в настоящее время используются для решения многочисленных практических задач: в силовом оборудовании и самосооружающихся трансформируемых конструкциях, в мартенситных преобразователях энергии (мартенситные приводы и мартенситные двигатели), в системах автоматического регулирования расхода и температуры, тепловой защиты, в устройствах автоматического пожаротушения, в элементах робототехники, при создании неразъемных и самоуплотняющихся соединений, в медицине при лечении сосудов, костных переломов, сколиозе и т.д [4,5].
В различных областях техники внедрены соединительные муфты для трубопроводов и термомеханические соединения. Разработаны уплотнительные шайбы, штифты, зажимы и струбцины, самонапрягающиеся заклепки и болты, которые, например, можно употреблять и в детских игрушках, и в атомных агрегатах, и при создании рисунков интегральных схем и т.д. Сплавы с эффектом памяти могут быть успешно использованы в устройствах соединения и коммутации электрических цепей и волокон оптической связи [6].
Огромные перспективы открываются при проектировании и создании мартенситных двигателей различных конструкций. Такие механизмы работают в непрерывном и шаговом режимах, имеют роторное и линейное исполнение, в виде бегущей ленты и т.д. Мощность действующих аппаратов уже давно превысила 10 кВт, а скорость вращения - 2500 об/мин [7,8]. Шаговые двигатели используют, например, в медицине для вытяжения костей и спрямления позвоночника. Из сплавов с памятью формы изготавливают фильтры для кровезаменителей, фиксаторы позвонков, зажимы артерий головного мозга, скрепки и пластинки для фиксации переломов, детали протезов, элементы конструкций насосов для искусственных сердец, почек и т.д. [9]. Ведутся работы по проектированию механических суставов и мускулов. Широко используются сверхупругие стенты для лечения сосудов системы кровообращения.
Использование прослоек из никелида титана позволяет соединять несвариваемые материалы, например алюминий с коррозионно-стойкой сталью, путем последовательной аргоннодуговой сварки одного, а затем второго металла с прокладкой [10]. Применение диффузионной сварки обеспечивает получение заготовки для силовых элементов преобразователей энергии в виде биметаллической пластины, один из слоев которой представляет собой металл с эффектом памяти формы, а другой -пружинную сталь [11]. Применение прослоек из никелида титана при диффузионной сварке позволяет соединять существенно разнородные материалы: стекло - никель, керамика - сталь [12].
Многообразие всевозможных вариантов использования материалов с памятью формы в промышленности дает возможность говорить об актуальности проблемы исследования механического поведения материалов при сложных температурно-силовых воздействиях, влияния предварительной термомеханической тренировки на эффекты обратимого формоизменения. В подавляющем большинстве случаев материалы при реализации обратимой памяти формы демонстрируют качественно сходное поведение, независимо от конкретного типа трансформации решетки при мартенситных превращениях. Последнее обстоятельство позволяет изучать общие закономерности эффектов мартенситной неупругости на конкретных модельных материалах, таких как TiNi, TiNiCu и CuMn.
В контексте выше сказанного были выполнены исследования по следующим направлениям:
• исследование влияния предварительного термомеханического воздействия на эффекты обратимого формоизменения сплошных цилиндрических образцов из сплава ТН-1 при термоциклировании через интервалы мартенситных переходов в различных термосиловых режимах;
• исследование влияния термомеханической обработки на эффекты мартенситной неупругости никелида титана в условиях производства механической работы;
• исследование влияния способов задания предварительной деформации на эффекты мартенситной неупругости.
Объектом исследования был выбран сплав никелида титана, эквиатомного состава. Этот сплав привлек наше внимание как самый яркий представитель металлических материалов с эффектом памяти формы. Наряду с большой прочностью, он обладает малым удельным весом. Сплав ТН-1 способен работать при очень высоких температурах, является немагнитным и коррозийно-стойким материалом. Для медицинских целей этот сплав не заменим, потому что он полностью биосовместим с человеческим телом [4].
Более того, в связи с открытием новых сплавов на основе титана, значительным прогрессом в производстве полуфабрикатов и в технологии обработки, использование данных материалов стремительно развивается и требует дополнительных исследований по многим направлениям.
Автор выражает искреннюю благодарность и признательность своему научному руководителю Андронову Ивану Николаевичу - доктору технических наук, профессору Ухтинского государственного технического университета, за оказанную им помощь при выборе направления исследований, при постановке диссертационной задачи, за постоянные совместные обсуждения научных результатов диссертации и непрерывный контроль за их достоверностью, коллективу и администрации Ухтинского государственного технического университета, где были получены результаты диссертационной работы, за повседневную поддержку при решении организационных вопросов, связанных с работой над диссертацией.
Механическое двоиникование как основной механизм пластичности
Явление образования в твердом теле двух одинаковых кристаллических структур с различной ориентацией, связанных определенными преобразованиями симметрии, называют механическим двойникованием [14]. В зависимости от преобразований симметрии двойники можно разделить на несколько видов: - двойники I рода или двойники отражения, преобразованием симметрии является отражение относительно некоторой кристаллографической плоскости; - двойники II рода (аксиальные двойники), преобразованием симметрии является поворот вокруг некоторой кристаллографической оси одной части кристалла относительно другой; - двойники инверсии, связаны с преобразованием симметрии относительно точки.
Одновременно в кристалле могут образовываться несколько типов двойников, отличающихся плоскостями или осями двойникования.
Также существует классификация двойников, связанная с процессами их образования: двойники роста, они возникают в результате роста кристаллов; механические двойники, которые возникают в результате воздействия напряжения; двойники рекристаллизации или отжига, возникающие в результате нагрева деформированных кристаллов.
Более подробно рассмотрим механическое двойникование, так как оно является одним из важнейших механизмов обратимой неупругой деформации в кристалле. Под действием напряжения в материале происходит пластический сдвиг атомов на полный вектор решетки или кратный ему. В случае, если такие сдвиги происходят регулярно, то по всему объему кристалла образуется обширная область, которая оказывается в новой ориентационной позиции относительно оставшейся части материала. Таким образом, при двойниковании происходит инвариантное преобразование решетки, при котором верхняя часть оказывается зеркально отражена относительно нижней (рис. 1.2). Так как этот процесс происходит в стесненных условиях, то возникающие внутри материала упругие поля напряжений направлены противоположно внешнему воздействию. При отсутствии внешней силы внутренние напряжения, создаваемые основной частью кристалла, будут стремиться вернуть сдвойникованную область в исходное положение, что приведет к возврату макроскопической деформации. Если при разгрузке этого не происходит, то при определенных условиях процесс раздвойникования можно вызвать нагреванием, в результате которого уменьшается сопротивление движению двойниковых границ [13].
В мартенситном состоянии сплав TiNi всегда сдвойникован [15]. Как правило, в этом случае образуются двойники I рода с плоскостью двойникования (111) [16] и двойники II рода с осью двойникования [011] [17]. В работе [18] было показано, что в TiNi двойникование является одним из механизмов эффекта памяти формы, и его вклад сопоставим с вкладом мартенситных превращений.
Переход из одной кристаллической структуры в другую посредством бездиффузного кристаллохимического превращения называется мартенситным превращением. Этот вид превращения был назван в честь известного немецкого ученого А. Мартенса (1850-1914г.), который открыл структуру такого рода в метеоритном железе. Мартенситные превращения по кристаллографическому механизму близки к двойникованию. Они также характеризуются кооперативным перемещением атомов на расстояния, не превосходящие межатомные, строгой кристаллической связью между решетками исходной и конечной фаз, макроскопическим изменением формы. Мартенситные превращения, так же как и двойники, могут быть инициированы механическими усилиями и деформациями, изменением температуры.
Принято считать, что высокотемпературная фаза, из которой может быть получена низкотемпературная, является аустенитом, а низкотемпературная фаза - мартенситом. Мартенсит обычно образуется в виде пластин и является однородным твердым раствором замещения или внедрения. Пластины имеют хорошо выраженную плоскую межфазную границу, называемую плоскостью габитуса.
По условию сосуществования двух фаз межфазные границы могут быть трех типов: когерентные, некогерентные, полукогерентные. Когерентными межфазными границами считаются такие, у которых плоскость границы является общей для обеих решеток, кристаллографические направления и плоскости одной фазы переходят непрерывно в направления и плоскости другой фазы (рис. 1.3а). Некогерентные - когда непрерывность кристаллографических направлений и плоскостей нарушается. В этом случае переходная область между двумя фазами имеет малую толщину и является сильно разупорядоченной. Полукогерентные - когда на участке раздела двух фаз наблюдается наличие как когерентных, так и некогерентных областей (рис. 1.36). Кооперативному характеру перемещения атомов и высокой скорости роста мартенситных кристаллов соответствуют когерентные и полукогерентные межфазные границы [20].
Физико-механические характеристики материалов с каналами мартенситной неупругости
Прямое мартенситное превращение у материалов с каналами МН обычно сопровождается деформированием в сторону внешней силы. Например, для медномарганцевых композиций накопление деформации в сторону внешней силы показано на рис. 1.10в,г,д,е,ж,и. Накопление деформации в сторону силы на начальной стадии нагревания, которое затем переходит в "отрицательную ползучесть" при продолжении отогрева выше температуры ОМП Ан, показано на рис. 1.10з. Явление "отрицательной ползучести", т.е. реализация эффекта памяти формы под нагрузкой, изображено на рис. 1.10а,б.
Описанные эффекты свойственны и многим другим материалам, таким как TiNi [33] и CuAINi [34]. Характерной особенностью в поведении материалов данного класса при охлаждении через интервал прямого мартенситного перехода является практически линейная взаимосвязь деформации, накопленной при охлаждении, с приложенным напряжением, это справедливо при умеренных напряжениях для TiNi, MnCu, TiNiCu и FeMn, что позволяет рассматривать пропорциональность деформаций и напряжений как один из основных признаков пластичности превращения [13]. Типичная кинетика поведения сплава Си-88.4ат.%Мп при термоциклировании через интервалы мартенситных переходов под постоянной нагрузкой приведена на рис. 1.11.
Деформация, связанная с пластичностью прямого превращения (ППП), для подобных режимов, практически пропорциональна величине действующих напряжений, когда последние не превышали некоторого предельного уровня для данного материала (рис. 1.12).
Особенно интересен тот случай, когда напряжения на этапе нагревания больше, чем на этапе охлаждения. В этом случае возможно производство механической работы [36, 37]. Кинетика протекания мартенситных переходов будет заметно отличаться от таковой при термоциклировании через интервалы мартенситных переходов под постоянной нагрузкой, о чем свидетельствуют кривые на рис. 1.13 [35].
Как следует из рисунка, скачки 2-3 и 2 -3 , а также 4-5 и 4 -5 отвечают соответственно изотермической разгрузке в аустенитном и догрузке в мартенситном состояниях. Охлаждению всегда отвечает ППП -кривые 3-4 и 3 -4 , а при нагревании, начиная с некоторого цикла, имеет место возврат деформации - кривая 1 -2 . Однако в этом случае деформация ППП пропорциональна напряжению, действующему на этапе охлаждения, лишь тогда, когда напряжения, действующие на этапе нагревания, невелики, кривые 1-2 нарис. 1.14.
Эффектом сверхэластичности в сплавах на основе TiNi называется явление восстановления первоначальной формы сдеформированного сплава, обусловленное изменением его фазового состояния вследствие снятия нагрузки, вызвавшей деформацию. Эффекты памяти формы и сверхэластичности имеют одну природу, однако не все сплавы с памятью формы системы TiNi проявляют сверхэластичные свойства. Причина отсутствия сверхэластичности в ряде сплавов системы TiNi связана с их особенными механическими свойствами [22].
Если в нормально пластичных материалах разгрузка происходит по линейно-упругим законам деформации (рис. 1.15а), то в материалах с памятью формы уменьшение напряжения может приводить к интенсивному, иногда многоэтапному, деформационному возврату (рис. 1.156) [13]. Псевдоупругость (ПУ) - способность материала при разгрузке в изотермических условиях восстанавливать значительные неупругие деформации.
Необходимо отметить, что диапазон обратимых макродеформаций очень широк - от значений упругих деформаций (1-2%) до 30% [13]. .
Сверхэластичное поведение проявляется при температурах выше Мн и имеет вид, представленный на рис. 1.16. С повышением температуры величина упругой деформации (кривая o-i на рис. 1.16), дающая вклад в эффект сверхэластичности, увеличивается, достигая 2 % [22].
Рентгенографические исследования показали, что за аномальную упругость отвечает, в основном, мартенсит ромбоэдрической модификации, который под действием нагрузки монодоменизируется. При дальнейшем деформировании накопление деформации реализуется за счет перехода монодоменизированного R мартенсита в мартенсит низкотемпературной модификации В19 . На этой стадии происходит переориентация пластин мартенсита В19 . Снятие нагрузки приводит к обратному процессу - к переходу мартенсита В19 в монодоменизированный мартенсит и далее к переходу R-»B2 [22,38].
Остаточная деформация связана с присутствием В19 фазы и некоторой пластической составляющей деформации. Дополнительный нагрев приводит к полному исчезновению В19 фазы и как следствие - к дополнительному восстановлению формы сплава. Таким образом, сверхэластичность в данном сплаве реализуется в две стадии, связанные при нагрузке с переходами В2- R и R-»B19, а при разгрузке - с B19-»R и R- B2.
Величина псевдоупругой деформации и кинетика формовостановления зависят от многих факторов, таких как температура деформирования, состав сплава, вид напряженного состояния, скорость деформирования, старение сплава, циклирование сплава. Но наиболее существенное влияние на псеводоупругие свойства сплава оказывают ширина гистерезиса превращений и расположение температуры деформирования относительно характеристических температур.
Обратимое формоизменение в сплаве ТН-1 в свободном состоянии после термоциклироваания под постоянным касательным напряжением при охлаждении (второй режим обработки)
В данном параграфе описано поведение сплава ТН-1 в процессе термоциклирования в разгруженном состоянии после II режима предварительной термомеханической обработки. Последовательность проведения эксперимента идентична предыдущему, описанному в 3.1.
При втором режиме обработки (рис. 3.16) образцы подвергали термоциклированию в том же интервале температур под постоянным касательным напряжением т0 при охлаждении и в свободном состоянии при нагревании.
Обработку образца осуществляли в два этапа: 1. проводили термоциклирование в течение 15 циклов под напряжениями при охлаждении от 50 до 200 МПа с шагом изменения напряжений то в 50МПа; 2. после реализации пункта 1 (Ymax = 200 МПа) выполняли по 10 циклов под напряжениями от 50 до 250 МПа (с тем же шагом).
Типичные графики зависимости деформации от температуры представлены на рис. 3.6. Видно, что как и в предыдущем эксперименте в процессе данной обработки при охлаждении под нагрузкой наблюдался эффект пластичности превращения, а при нагревании всегда имел место эффект памяти формы (рис. 3.6). Ход кривых на рис. 3.6 показывает, что в целом в процессе термоциклирования деформация накапливается в сторону внешней нагрузки, т.е. накопление деформации происходит за счет пластичности прямого превращения. После термомеханической обработки образцы разгружали в мартенситном состоянии и проводили термоциклирование без нагрузки.
Видим, что на первом этапе нагревания наблюдается эффект (однократной) памяти формы (см. кривые 1 на рис. 3.7а). При дальнейшем термоциклировании при нагревании наблюдается частичное восстановление деформации (см. кривые 2 - 5 на рис.3.76), а при охлаждении деформационный эффект отсутствует полностью (см. кривые 2 - 5 на рис. 3.76). Такое поведение материала является неожиданным и нехарактерно для сплавов на основе никелида титана.
Очевидно, что эффект ОПФ при охлаждении формируется только в процессе предварительного нагревания под нагрузкой, о чем свидетельствует отсутствие деформационных эффектов при охлаждении на рис. 3.7. Зависимость величины обратимой памяти формы при нагревании представлена на рис. 3.8.
Заметно, что, как и после первого режима обработки, в данном случае наблюдаем тенденцию к уменьшению величины ОПФ при нагревании от цикла к циклу. Также можно отметить, что данный термо-силовой режим обработки незначительно повышает значение ОПФ при нагревании.
Как и в предыдущем опыте, имеем место четко выраженный термоциклический возврат деформации, который проиллюстрирован на рис. 3.9.
Третий режим (рис. 3.1 в) отличался от второго тем, что фиксированные значения напряжений тн выдерживали на этапе нагревания, при охлаждении образец был в свободном состоянии. Было проведено два этапа термомеханической обработки образца:
1. в течение 15 циклов под напряжениями при нагревании от 50 до 200 МПа с шагом изменения напряжений тн в 50 МПа;
2. после термоциклирования согласно пункту 1 (ттах =200 МПа), выполняли по 10 циклов под напряжениями от 50 до 250 МПа с тем же шагом напряжений.
Типичные графики зависимости деформации от температуры при напряжениях более 100 МПа представлены на рис. 3.10. Из хода кривых видно, что в процессе термоциклирования под нагрузкой при нагревании наблюдали четко выраженный устойчивый эффект обратимого реверсивного формоизменения. Он проявился в том, что на этапе нагревания в начале цикла присутствовал рост деформации в сторону внешней нагрузки, а в дальнейшем наблюдался возврат деформации. Следует отметить, что ни в одном из опытов не наблюдался деформационный отклик при охлаждении в свободном состоянии. Термоциклирование сопровождалось эффектом неизотермическои ползучести, о чем свидетельствует восходящий характер петель на рис. ЗЛО. После термомеханической обработки образцы разгружали в аустенитном состоянии и термоциклировали без нагрузки через интервалы мартенситных переходов.
Результаты исследований явления обратимой памяти формы в свободном состоянии в сплаве ТН-1, инициированного предварительной термоциклической обработкой при различных температурно-силовых режимах нагружения, позволяют сделать следующие выводы: эффект ОПФ сопровождается термоциклическим возвратом, величина которого за один термоцикл достигет 0,2%; существует тип термоциклического возврата, реализуемый в виде восстановления деформации при нагревании и сохранения ее неизменной величины при охлаждении [113].
Для объяснения конкретных микромеханизмов деформации нет необходимости привлекать научные концепции отличные от ранее изложенных в [59], где в качестве одной из основных причин такого явления авторы называли фазовый переход.
Полученные результаты могут быть учтены или использованы при расчетах и проектировании температурных реле многоразового действия и других механизмов "мартенситного типа" сложного функционального назначения.
Энергоемкость никелида титана после I режима обработки для рабочих напряжений Тн=100МПа и т0=25МПа
В пятой главе обобщены экспериментальные данные по влиянию способа задания предварительной деформации на величину эффекта однократной памяти формы (ЭПФ) сплава ТН-1.
Дано количественное соотношение величины однократной памяти формы, сформированной после пластичности прямого превращения и величины однократной памяти формы, сформированной изотермическим путем. Определены температурные интервалы, в которых способ задания деформации существенно влияет на величину ЭПФ.
Возможны два способа формирования ЭПФ. ЭПФ может проявляться после деформирования материала в изотермических условиях при некоторой температуре деформирования Тд. Максимально возможное значение этой деформации зависит от материала и может достигать 10-15%. После изотермической разгрузки материала деформация восстанавливается не полностью, при последующем нагревании материала уменьшается и может полностью исчезнуть при температуре нагрева, превышающей величину температуры конца мартенситного перехода Ак. Другой тип эффекта однократной памяти формы может проявляться после охлаждении материала под нагрузкой через интервал прямого мартенситного превращения или после термоциклирования под нагрузкой [23].
Исследования последних лет выявили довольно сложные закономерности влияния различных факторов на эффект однократной памяти формы. В работе [13] приведены сведения о влиянии напряжений, деформаций и условий её задания на эффекты формовосстановления.
Эффект однократной памяти формы заключается в восстановлении деформации при нагревании материала в интервале температур мартенситных превращений. Нами проведено исследование влияния способа задания предварительной деформации на эффект однократной памяти формы в сплаве ТН-1 в условиях кручения. Использовали сплошные цилиндрические образцы, параметры которых и сведения об их предварительной подготовке представлены в гл. 2.
Формирование ЭПФ осуществляли для двух режимов испытаний. Первый (I) режим соответствовал изотермическому способу задания деформации, второй (II) неизотермическому способу задания предварительной деформации.
В первом режиме формирование ЭПФ происходило за счет нереализованной псевдоупругости. Опыты проводили следующим образом: образец при температуре деформирования Тд нагружали и разгружали до уровня напряжений испытаний. Затем образец в разгруженном состоянии нагревали до температуры выше Ак и охлаждали до температуры ниже Мк. В ходе эксперимента фиксировали значения деформаций при изотермическом нагружении, а также определяли величину ЭПФ при нагревании. Температуры деформирования Тд выбирали таким образом, что Т й мк, а Т 2: Ак, шаг изменения температур составил AT = 14К. Данная серия опытов была выполнена для напряжений ЮОМПа, 150МПа, 200МПа, 250МШ, ЗООМПа.
Во втором режиме испытаний формирование ЭПФ происходило за счет накопления деформации при охлаждении под нагрузкой, т.е. за счет пластичности прямого превращения. Образец нагружали в аустенитном состоянии, затем под нагрузкой охлаждали до мартенситного состояния. Не снимая нагрузку, образец нагревали до температур, совпадающих с температурами деформирования Тд для первого режима испытаний. При температуре Тд образец разгружали и продолжали нагрев до температур выше Ак. Рабочие напряжения, так же как и в первом режиме испытаний, составили ЮОМПа, 150МПа, 200МПа, 250МШ, ЗООМПа.
Типичные графики зависимости деформации от температуры представлены на рис. 5.1, где у пф и уф - есть величины однократной памяти формы, выраженные в процентах, для I и II режима испытаний соответственно. (а) [123]; неизотермический способ задания деформации (б) [124] В ходе исследований были получены данные, позволяющие сопоставить величины однократной памяти формы после различных способов задания предварительной деформации. Экспериментальные данные представлены на рис. 5.2. Анализируя графики рис. 5.2, можно отметить, что на протяжении всего температурного интервала у"пф (кривая 2, рис. 5.2) превосходит у пф (кривая 1, рис. 5.2). В интервале температур Мк ТД Ан (участок I на рис. 5.2a,6,B,r,d) отношение у"пф/у пф равно пяти для рабочих напряжений ЮОМПа (рис. 5.3а), для напряжений 150МПа отношение равно двум. Дальнейшее повышение напряжений приводит к стабилизации отношения и для напряжений 200МПа, 250МПа, ЗООМПа оно равно 1,5. В интервале температур деформирования Ан й тд . Ак (участок II рис. 5.2), разница между величинами у"пф и у пф снижается, а их отношение многократно возрастает (рис. 5.3). Для напряжений ЮОМПа максимальное значение отношения у пф/у пф равно 20, а для напряжений 150 МПа отношение немногим более 6. Абсолютные же значения деформаций при этом не превосходят 2%.
