Введение к работе
Актуачъность проблемы. Среди сплавов переходных металлов имеются интермсталлиды испытывающие обратимое термоупругое мартенситное превращение из упорядоченной ОЦК структуры в упорядоченную плотноупакованную структуру. Эти интермсталлиды обычно проявляют ряд важных специальных свойств, а именно: эффект памяти формы, реализующийся в области температур превращения высокотемпературной фазы (аустенита) в низкотемпературную (мартенсит) и обратно (прямое и обратное мартенситные превращения), пологая температурная зависимость модуля упругости высокотемпературной фазы; повышеиный уровень диссипации механических вибраний в низкотемпературной фазе [1-3]. Благодаря своим уникальным свойствам, такие чнтерметаллиды широко используются в технике в качестве материала для терморегуляторов, сигнальных устройств, герметичных безрезьбовых соединений, демпфирующих прокладок, опор и виброгасящих вставок в компоненты конструкций.
Среди указанных интерметаллидов наиболее известными и широко применяемыми являются NiTi, Cu-AI-Ni и Cu-Zn-AI, которые обладают достаточно высоким уровнем специальных свойств и удовлетворительными технологическими характеристиками [4-6]. Однако все эти сплавы прояплякгг специальные свойства в весьма узхом интервале температур, который ограничен температурной областью прямого н обратимого мартенентното превращения и варьируется от -50 до +100 "С. В то же время для многих инженерных применений требуется более широкий интервал проявления свойств памяти формы, демпфирования и стабильности модуля упругости. В частное гч, повышение верхнего предела рабочих температур ло 200 С позволило бы создать новый класс высокотемпературных терморегуляторов и демфирукмиих элементов в компонентах машин и механизмов, испытывающих естественный нагрев в процессе работы (7).
Основой для нового класса материалов со специальными свойствами могут стать интерметоллкческне сплавы Ni-Al. В литературе имеются указания на то, что в этих сплавах наблюдается термоупругое мартенсите* превращение при температурах, достигающих 400-500 С. С другой стороны, сплавы Ni-Al обладают уникальной коррозионной стойкостью и жаростойкостью, что является незаменимым качеством при изготовлении ответственных узлов машин и механизмов.
В то же время практическое использование сплавов Ni-Al ограничивается отсутствием как целостной картины фазовых и структурных превращений в них при іермообработке, как и отрывочностью данных о специальных свойствах, их связи со структурой.
В частности, не исследована зависимость величины формовосстанооления от величины предварительной деформации, неизвестна максимальная величина восстановления формы в поликристаллах, неясно соотношение между обычным и обратимым восстановлением формы. С другой стороны, » литературе нет указаний на наличие или отсутствие в сплавах Ni-Al высокого уровня диссипации механических вибраций или пологой температурной зависимости модуля упругости, характерных для NiTi и Cu-AI-Ni. Исходя из общих соображений о природе термоупругого мартенситного превращения, эти свойства должны наблюдаться в сплавах Ni-Al, однако этот вопрос является совершенно неизученным до настоящего времени.
Цель настоящей работы На основании изложенного были сформированы следующие цеди данной работы:
I. Вылепить условия формирования фаз 5:3 и NijAl В мартенситных сплавах Ni-Al, раскрыть взаимоотношение между образованием фаз 5:3 и NijAI и определить их влияние на мартенситное превращение L 1о< ММ) *-» В2. Ца основании полученных данных предполагалось оптимизировать термообработку сплавов с целью получения структурного состояния, благоприятного для развития термоупругого мартенситного превращения и проявления специальных свойств.
2. Провести деталкное исследование специальных свойств сплавов Ni-AI. таких как эффект памити формы, внутреннее трение, демпфирование и упругие характеристики, в святи с фаговыми превращениями. На основании его результатов дать рекомендации по исполыованию мартенситных сплавов Ni-AI в качестве сплавов памяти формы, работающих при повышенных температурах, и в качестве демпфирующих сплавов с широким интервалом рабочих температур.
Научмчл mxitiHa работы заключается в следующем:
- определены условия и последовательность протекании диффузионных
и беэлиффуэионных превращения при старении мартенсита и аустенита в
мартенситных сплавах Ni-Al в широком интервале температур;
- установлены и объяснены различия в механизмах и кинетике
образования фазы 5:3 из l.lo - мартенсита и В2 - аустенита;
- установлены изменения механизма и кинетики переупорядочения Llo
- 5:.1 под влиянием выделения частиц фазы NijAl: переход от гомогенного
переупорядочения к гетерогенному и торможение переупорядочения.
Определены структурные причины этих изменений;
- определено структурное состояние низкотемпературный фазы,
способствующее максимальной и стабильной реализации демпфирующей
способности и эффекта памяти формы в мартенситных сплавах Ni-AI: Llo -
фай, унаследовавшая дисперсные выделения фазы NijAI от состаренного В2 -
аустенита; ,
- установлена причина, ограничивающая обратимую деформацию при
реализации тффекта памяти формы в полнкристаллическнх сплавах Ni-AI:
сильная кристаллическая анизотропия эффекта памяти формы.
И/хіктичіккая ценность работы заключается в создании рациональных схем термической обработки мартенситных сплавов 64-65 at.%Ni-Al, обеспечивающих высокую демпфирующую способность и стабильность свойств )ю позволяет использовать указанные сплавы кап демпфирующие чагсри.і in с высокими коррозионной стойкостью и механическими ч.ір.ікк'рич тиками при рабочих температурах до 250 V.
*
Основные положения и отдельные разделы диссертации были доложены и обсуждены- на международных конференциях: "Properties of Complex Inorganic Solids" (Афины. 1996 г.), "4-th European Symposium on Martensitic Transformations. ESOMAT-97" (Энсхеде, 1997 г.). "Взаимодействие дефектоь и неупругие явления в твердых телах" (Тула, 1997 г.). Основное содержание диссертации опубликовано в 6 печатных работах.
Структура-и объ(м работы. Диссертация изложена на q О стр. машинописного текста, состоит из введения, S глав, 6 выводов, J приложения. Включает 2? рисункой, _2_ таблиц, библиографию из тЪ наименований.
