ВУЗ: Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Материаловедение
Добавлен: 18.02.2019
Просмотров: 12616
Скачиваний: 123
106
При высокой плотности дислокаций после холодной пластической
деформации сильно расширяется интервал МП и понижаются величины ε
Н
и ε
В
. При степени сжатия более 25-35% ЭПФ вообще полностью
подавляется.
Температура начала рекристаллизации составляет около 600°С, а в
интервале 200-550°С развивается полигонизация (см. рис. 2.2), при которой
формируется субструктура. Последняя может быть также сформирована в
результате фазового наклепа при термоциклировании в интервале М
К
-А
К
.
Изменение дислокационной структуры способствует переходу от
одностадийного В2↔В19′ МП при рекристаллизованной структуре к
двухстадийному В2↔R↔В19′. Для некоторых сплавов двухстадийное МП
может быть реализовано и при нагреве, если структура В2-фазы была
сформирована в нижней части температурной области полигонизации.
Такой же эффект может быть достигнут при циклировании, которое
вызывает уменьшение М
Н
, в то время как T
R
с ростом числа циклов не
изменяется. Эффективность термоциклирования может быть сведена к
нулю, если В2-фаза уже имела развитую субструктуру.
Хотя детали тонкой структуры В2-фазы еще недостаточно полно
изучены, уже сейчас можно сделать заключение, что ее изменение
сочетанием холодной пластической деформации и температуры
полигонизационного отжига позволяет управлять термомеханическими
характеристиками. В частности, накопление и возврат деформации при ВФ
в свободном состоянии происходит легко и наиболее полно при структуре
В2-фазы, полученной в верхней части температурного интервала
полигонизации (500-600°С). При этом важной особенностью является
возможность сохранить благоприятную текстуру деформации В2-фазы, что
необходимо для получения наибольших значений ε
Н
и ε
В
.
При ВФ с внешним противодействием существенную роль играет
пластическая релаксация, которая минимальна при высоком пределе
текучести В2-фазы. Поэтому, при необходимости генерирования высоких
реактивных
напряжений
наиболее
благоприятная
структура,
сформировавшаяся
в
нижней
части
температурного
интервала
полигонизации (300-400°С). Такая же обработка позволяет стабилизировать
107
характеристики эффекта СУ, по сравнению с рекристаллизованным
состоянием при циклическом нагружении.
Для обеспечения наибольшей работоспособности при ВФ с внешним
противодействием наиболее благоприятной является структура, полученная
в средней температурной области полигонизации (400-500°С), хотя в
отдельных случаях хорошие характеристики обеспечивает и структура
верхней области полигонизации. Сочетание высокого предела текучести и
большой величины ε
Н
в результате двухстадийности МП особенно
благоприятно сказывается на работоспособности при обратимом ЭПФ,
реализуемом при циклировании под постоянной нагрузкой. При этом
увеличивается не только величина ε
В
и а
В
, но и количество циклов до
полной потери способности ВФ.
Фазовый состав второй группы сплавов с содержанием Ni более
50,5 ат.% чувствителен к термической обработке из-за существенной
температурной зависимости границы фазовых областей TiNi/(TiNi + TiNi
3
).
Например, охлаждение с печью с температур области гомогенности В2-
фазы приводит к диффузионному распаду. Во многом именно это породило
противоречия
между
результатами
различных
исследований
по
последовательности МП в сплавах системы Ti-Ni.
Наличие и интенсивность распада при изотермическом отжиге
(t
О
>600°C) или старении (250<t
С
<600°C) зависят от содержания Ni. Первые
признаки распада при старении наблюдаются уже при содержании никеля
50,5 ат.%. В сплаве Тi-51Ni распад при старении интенсифицируется. На
начальных стадиях образуются концентрационные неоднородности или
модулированные структуры с последующим выделением частиц состава
Ti
x
Ni
y
.
При содержании 52 ат.% Ni распад В2-фазы при старении начинается
с выделения частиц Ti
11
Ni
14
, которые с увеличением времени выдержки или
температуры обедняются до состава Тi
2
Ni
3
. При t
O
>600°C выделения могут
сразу иметь состав Тi
2
Ni
3
или даже TiNi
3
. Диаграмма изотермического
распада В2-фазы в сплаве Ti-52 ат.% Ni по данным работы [23] приведена
на рисунке 4.10.
108
Р
Ti-52 ат
И
при ув
не отл
старени
сущест
Влияни
стадия
устано
фазы б
услови
характ
обрати
трансф
В
нестаб
рекрис
одновр
Однако
малоци
выносл
Рисунок
т.%Ni [18,
Изменени
еличении
личается
ие вызы
твования
ие фазов
х старен
овлено. О
благоприя
иях внеш
еристик С
имого
Э
формирует
В
спла
ильности
сталлизов
ременно
о именно
икловой у
ливости л
4.10.
Д
стр. 520]
ие характе
и длительн
единооб
вает рос
как одн
вого сост
ния, на в
Однако из
ятно влия
шнего
СУ при ци
ЭПФ,
тся в полн
авах
ра
и
В2-ф
анной ст
с распад
о такая с
усталости
лучше име
иаграмма
еристичес
ности ста
бразием.
ст T
R
и
нофазной
тава и ст
есь комп
звестно, ч
яет на хар
противод
иклическ
который
ный круг
ассматрив
фазы
в
труктуры
дом, что
структура
и, в то вр
еть одноф
изотерм
ских темп
арения но
Однако
М
Н
, рас
R, так
труктуры
плекс ЭП
что небо
рактерист
действия
ком нагруж
после
говой ЭПФ
ваемой
возможно
, т.к. пр
затрудня
а обеспеч
ремя как
фазную ре
мических
ператур и
осит довол
общая
сширяя т
и двухф
ы, сформи
ПФ и СУ
ольшое ко
тики рабо
(таблиц
жении и о
е
старе
Ф.
группы
о
полу
оцессы п
яет форм
чивает н
для полу
екристалл
превраще
последов
льно слож
тенденци
температу
фазной R
ировавши
У в насто
оличество
тоспособ
ца 4.3),
обеспечив
ения
п
из-за
учение
полигониз
мирование
наилучши
учения вы
лизованну
ений
в
вательнос
жный хар
ия таков
урный ин
R+B19′-об
ихся на
оящее вр
о упрочн
бности пр
стабил
вает проя
под
наг
терми
в
осн
зации пр
е субстру
ие свойст
ысокого п
ую структ
сплаве
сти МП
актер и
ва, что
нтервал
бластей.
разных
ремя не
няющей
и ВФ в
льность
явление
грузкой
ической
новном
роходят
уктуры.
тва при
предела
туру.
109
Таблица 4.3
Характеристики восстановления формы при внешнем противодействии листов из сплавов на основе никелида
титана с различным фазовым составом после деформации изгибом на ε=6%
Сплав
ат.%Ni
Режим
термической
обработки
Фазовый
состав при
деформации
(20°С)
σ
раб
Н
, МПа σ
р
, МПа
Свойства при σ
Н
=σ
раб
Н
ОСВФ, %
СВФ за
счет
ЭПФ, %
а
В
ОСВФ,
3
м
МДж
а
В
ЭПФ,
3
м
МДж
Ti-50Ni
Закалка
В19′
50
125 275 59 49 1,48 1,22
Ti-51Ni
Закалка
В2
51
175 300 83 83 2,9 2,9
Ti-51Ni
Старение
450ºС, 15 час.
В19′
50-51
+
+Ti
x
Ni
y
275 400 70 52 3,85 2,86
Ti-51Ni
Старение
450ºС, 30 час.
В19′
50
+
+TiNi
3
250 375 59 43 2,95 2,15
Ti-51Ni
Старение
250ºС, 15час.+
450ºС, 10 час.
В19′
50
+
+TiNi
3
320 425 60 55 4,0 3,4
Примечание: предварительная термическая обработка - закалка с 800°С; ОСВФ - общая степень
восстановления формы, включая упругую составляющую; σ
раб
Н
- максимальные рабочие нагрузочные
напряжения; σ
р
- реактивные напряжения; а
B
- удельная работа, совершаемая при ВФ с учетом упругого возврата
(а
в
ОСВФ) и только за счет ЭПФ (а
в
ЭПФ).
100
110
4.
Баз
системы
стабильн
реализац
представ
табл. 2.1
характер
структур
интерес
сложнол
Об
располаг
3÷4,5 ма
предотвр
при зака
упорядоч
охлажден
увеличен
понижаю
тенденци
Рис
сплавах си
твердого р
.4. Особе
зовыми с
Cu-Al,
ности (си
ции МП
вляют соб
). Сплавы
ристик и
рой. Из б
предста
легирован
бласть со
гается, в
асс.% Ni
ращая тем
алке, в п
чение (t
У
нии пре
нием соде
ются [17
ия к их сн
сунок 4.11
истемы Ti-
раствора) [
нности с
системам
Cu-Sn,
истемы
(систем
бой трехк
ы этой гру
их ста
большого
авляют с
нные спла
оставов
в основ
i снижаю
м самым
процессе
У
≈500°C)
етерпевает
ержания
] (рисун
нижению
. Влияние
-xAl-4Ni (м
8, стр. 223]
труктуры
и для со
Cu-Zn.
Cu-Al и
а Cu-Zn
компонен
уппы про
абильност
о количес
сплавы
вы на их
сплавов
вном, в
ют диффу
эвтектои
которой
. Упоряд
т МП с
Аl характ
нок 4.11)
наблюдае
содержани
масс.%) (за
]
ы и свойс
оздания с
Однако
Cu-Sn)
n) больш
нтные ил
оявляют в
ть опред
ства спла
Сu-А1-N
основе.
системы
близи э
узионную
идный ра
й при тем
доченная
с образо
теристиче
). Влиян
ется.
ия А1 на
акалка с 10
ств сплав
сплавов с
о из-за
или оч
инство с
и более
се виды Э
еляются
авов на о
Ni и Cu
ы Cu-Al-
эвтектоид
ю подвиж
аспад выс
мператур
β
1
-фаза
ованием
еские тем
ние Ni м
характерис
000°С в лед
вов на ос
с ЭПФ я
невысок
чень низк
сплавов
сложные
ЭПФ и СУ
химичес
основе ме
u-Zn-A1,
-Ni, проя
дного со
жность а
сокотемпе
рах выше
(DО
3
)
γ′
1
(2Н)
мпературы
менее су
стические
дяной воде
снове мед
являются
кой терм
кой темп
на осно
компози
У, однако
ским сос
еди прак
а такж
оявляющи
остава.
атомов С
ературной
е М
Н
пр
при дал
) мартен
ы МП ин
ущественн
темпера-ту
е, после пол
ди
двойные
мической
пературы
ове меди
иции (см.
о уровень
ставом и
тический
же более
их ЭПФ,
Добавки
Сu и А1,
й β-фазы
оисходит
льнейшем
нсита. С
тенсивно
но, хотя
уры МП в
лучения β-
е
й
ы
и
.
ь
и
й
е
,
и
,
ы
т
м
С
о
я
в
-