Введение к работе
Актуальность темы.
Сплавы с эффектом запоминания формы (ЭЗМ благодаря комплексу функциональных свойств являются перспективніші материалами для нового поколения приборов и устройств. В настоящее время ЗЗФ, связанный с картенситныш превращениями СМП), наиболее полно изучен в сплаваг на осново химического С интерметаллического) соединения TiNi, Хотя известные сплавы обладает высокими териомехаиичеснимл свойствами, не всегда улаегся полунить требуемые температури фориовосстапозления из-за сильной концентрационной зависимости критических температур МП в интерметаллидах. Кроме того, представляет трудность деформационная и механическая обработка этих сплавов, а температури фориовосстановдения в сплавах на основе ті-кі не превышает 120С. Необходииость в сплаваг, проявлявших ЭЗФ при более высоких тештературах, вызвана требованиями повкез-ния безопасности устройств, работающих в горячих зонах кетал-лургических, химических и энергетических установок. Применение таких материалов существенно повысило бы надежность иі работы за счет блокировочных и исполнительных кеханизнов пряного действия, использующих энергию МП. В связи с этим является актуальным изучение услозий проявления и законсиарностей высокотемпературного ЭЗФ. Ззианчива идея использовать для этого твердые растворы, которые имеют плавный характер концентрационной зависимости критических точек МП и более технологичны по сравнению с интерметаллидаии. Необходишм условием создания таких сплавов является торыоленве диффузионных процессов: предотвращение распада нетастабильных структур до начала обратного МЛ и термическая устойчивость продуктов Ш. Из литературы известно, что варьируя режимами термической и термомеханической обработки, удается достичь определенных успехов в реализации неупругих эффектов, в частности ЭЗФ, при температурах выше 100С на некоторых промышленных о+fl- и Э-сплавах - твердых растворах на основе титана. Однако прове-
денные исследования высокотемпературного ЭЗФ в титановых сплавах носят разрозненна характер и ограничены условием постоянства хииического состава прошналенных сплавов. Несиотря на отдельные сообщения о существовании ЭЗФ в сплавах титана с ^-изоморфными элементами, систематических исследований по изучении. условий проявления высояотэштературного эффекта запоминания формы в сплавах на основе твердих растворов титана в настоящее время нет.
Цель работы
Цель настоящей работы состояла в установлении закономерностей проявления високотемпературного ЭЗФ в твердых растворах на основе титана на примере сплавов системы Ті-та-кь, разработке принципов формирования «етастабильных состояний под воздействием термодинамических и кинетических факторов и выбора композиций, режимов термической и теркоиеханической обработки, обеспечивавших контролируемое $ормавосстановлэние в диапазоне температур 100-600"С.
Для доставший; поставленной цепи необходимо была решить следующие задачи :
Т. Исследовать влияние гєгировакия н термообработки на ыета-стаоклыюэ фазово-структурьое состояние тьерднх растворов на ссїіоеє титана, ^армируемся прз ьакаяке.
-
ІЬучкть- структурні;.» ;'сжне:кд, вьивлпяь'е нагревом и/и.ги .i?iy,-)«j«a;iKO'ii еіїлл&ь'низ. сплавеэ, л сїіьздєліть условия обратимого .ігксклєннл и везврать накопленной деформации при теипе-pT;\vpax т.ллэ І Сі С.
-
Бияїить есстеви сплався :s условия обработки, которые оС;--'С^=т-і,іЕа.;т реаіп")еітк м^окотоипь^згур^ого <і?А "в сплавах
':іОГЄМа> Ti-T.i-Nb,
4. Разработать технолег/ческие рекомендации по термической в
терионеханической обработке элементов конструкций' из сплавов
с высокотемпературным ЭЗФ.
Данная работа проводилась в соответствии с Государственной научно-технической программой "Перспективные материалы". Научная новизна работы.
В результате проведенных исследований:
D Впервые в неупорядоченных твердых растворах системи ті-та-нь установлено существование высокотемпературного ЭЗФ и показана возможность управления температурный интервалом фориовосстановления в диапазоне 80-570С как за счет обгаго содерзания р-стабилизирующих элементов, так и соотношения мекду ниии.
-
Установлено, что при терцошіклиро&гшіи в интервале температур 20-900С в сплавах ті-Та-нь могут проходить как обра-ттше, так и необратимые фазовые превракения. Определены условия обратимости мартенситного превращения р<—юс".
-
Показано, что обратному МП а"Сронбич.)— рСОНЮ предшествует достикенке элементарной ячейкой «"-иартенсита предельной степени искажения Схарактеризуемой показателем ромбич-ности R=/3a/b) при нарасташш факторов внесшего воздействия, таких как температура и внешняя нагрузка.
-
Предложена модель формирования мзтастабялышх состояний, возникающих при закалке сплакоз титана, известных как «"-мартенсит и "механически неустойчивая" р-фаза. Развитая модель позволяет яо-новому объяснить спектр нзтастабяльных структур в сплавах титана и их нзупругое.поЕ-едение.
5D Определены механизм и условия накопления и возврата деформации' за счет структурних и фазовых переходов в твердых растворах титана при температурах 80-570С и указаны структурно-фазовые состояния, которые обеспечивают проявление ЭЗФ и псевдоупругости.
Практическая значимость работа.
D Определены КОМПОЗИЦИИ СПЛаВОВ СЙСТеМЫ Ti-Ta-Nb, реишн термической и терноиеханической обработки, обеспечивающие формовосстановление при изменении температури на 30-50С в диапазоне от 80 до 570 С.
2D Разработаны рекомендации по технологии термической я термомеханической обработки формовосстанавлиЕавщих элементов конструкций.
3D Проведено успешное опробование изделий из сплава системы ті-та-Nb с формовосстановлением при 570С в макете устройства
прямого действия, что подтверждено соотвзтствувщими актом.
Апробация работы.
Основные результаты работы доложены на : Конференции молодых ученых ЙМЕТ, 1988, Москва; Всесоюзной семинаре "Материалы с эффектом памяти формы и их применение", 1989, Новгород-Ленинград! и Всесосзкон симпозиуме по перспективным металлический материалам "Синергетика. Новые технологии получения и свойства металлических материалов", 1991, Звенигород; Bcocodshou семинаре "Пластическая деформация материалов в условиях виекяих энергетических воздействий", 1991, Новокузнецк; Всесоюзной конференции по мартеиситныа превращениям в твэрдом толе "Мартенсит-91", 1991, Косое, Украина; Научно-техническом совещании "Получение, обработка и использование сплавов с эффектом памяти формы на основе никелида титана", 1991, Москва; Международной Школе по материаловедение "esmat-92", 1992» Иль д'Олерон, Франция. Публикации.
