Эффект запоминания формы в Fe-Mn-Si сплавах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ЦЕНТРАЛЬНЫ«! ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВЛТЕЛЬСКИП ИНСТИТУТ ЧЕРНОП МЕТАЛЛУРГИИ им. И. П. БАРДИНА

Па прзмя руг:оп::сп

ОРАЛБАЕВ Арнлбек Бонсснтошп

ЭФФЕКТ ЗАПОМИНАНИЯ ФОРГЛЫ В Ре-Мп-в! СПЛАВАХ

01.04.07. — физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ •

диссертация мл соискание ученом степени

кандидата физико-математических плуп

?.10ГДПЛ, I?.?,?.

?аЗота выполнена в Центральной ордера Трудового Красного Знамонв научно-исследовательском институте черной металлургии вы.И.П.Бардина.

В-Д/ЧШО рук ОЕ ОДЕ ТОЛП

доктор физико-математических наук КШТАИКМН Е.З..

- кандидат физико-математических наук ШЯЗд A.A.

О!,:,:;;альные оппоненты - доктор ¡пзнко-^атрчатических наук

ПРСКОШГИН С. Л.,

- кандидат фпэнчо-чатрматииескпх паук

лйсоцчий

Ведущая организация

И'ДЕТ АН СССР iw.A.A.FafKOPa.

"ыг fdf&mlm; г. i

иного госптн Д. 1 1. Э4. У2.

пата:та состоится ¡м) y^Tf^AX г. в часо* на заседании специализированного госят» Д. М1.Э4.02. при ЦТИИчер^ете пм.Г.П.Гаолииа по ачресу: 1978-53, 'Лос:па, '¿-я Бауманская yi. ,9/23

С диссертацией г/о'сно ознакомиться « то/нпчогкоП би^диотпке ЦНИХчер'-иета им.И.П.Гардина.

Автореферат разослан

ан " ¿3 - мф 1992 Г.

УченчЧ секоетарь специализированного совета,

капли пат технических наук, ^ , ,_

стара",;" науч!-:?;4 сотрудник — Н.''.Александрога

Щ

0Б1ЧАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАГОТЫ

Актуачьность темы. Поносной задачей современного металловедения является создание и широкое применение новых материалов, что требует глубокого изучения Фазовых прввпа'г'вни!! происходящих я металлах и сплавах. В этой связи изучение мартецситных превращений -как одного из основных видов разовых превращений л твердом состоянии представляет несомненный интерес.

Открытие явления гермоупругости мартенситного превращения Г.В.Купдюмовнм и Л.Г.Хандросом послудили основой для создания_ново-го класса сплавов - сплавов с э1фектом запоминания формы (г;35),

?гМект запоминания {ормы наряду со сплавами цветных металлов,

(Ус

-ТС, Сю-Л-Ж, Сц.-Чп II IV.) наблюдается такче в сплавах на те лозной основе. Среди '"слезных сплапов, обладающих з^ектом запоминания ]ормн в последние^ несколько лет определенное внимание привлекает сплавы Ро-Мп- ЭI, с£ мартэнситннм превращением. Изучение •етртпнеитггмх препралюгш.Ч и природы ,"3? в сплавах £<э-.Мп- являете актуальным в связи с тем, что сплавы этого типа могут заменить доро гостоятле сплавы на основе нветннх металлов. К моменту начала выпол нения данного исследования имелись липь отдельные сведения об ЭЗФ в сплявчх причем в зтих публикациях отсутствовали такав

ватнеЧ гле парлмегш термомеханического возврата как величина развиваемых напряжений при нагреве и величина обратимой деформации. Представлялось неясной такте сама природа возникновения и концентрационная зависимость ГчЗР в сплавах Ро—'.!гг—•

";ель задзч'1 исследования . '[елью настоя'пе^ работы являлось исследование .'•.'?-' в сплавах Ро-Тч-51 в широком концентрационной интервале по сопертанкп 'Тп и Эс п выяснение взаимосвязи Гг 'овнх прр ртгенн^ и кг.псттллоструктурннх изменвниЧ с оптимизация составя сплавов нво,7Т,л""'пих максимальную обратимую деТормагип.

, чгп'Г'у :1сслетопапия входило:

'. " ?уч::ть легирования л величины первоначально эядявя

"•то"* т^Тор'т'дя ча величину обратимо"! доТормации в сплавах Со _ (»г.'г.Г-п - З.Г^во И Ре- ЗГ'!гт - ХС-Г„51"$1 .

- 3 -

2. Методом трехточечного изгиба выяснить влияние легирования на напряжения восстановления формы в яылзназнашшх составах.

3. Исследовать мартенситное £ превращение в сплавах Рв-Мп-${, , магнитное фазовое преврашочие антифероочагнетик - пар'1 магнетик и установить их влияние на характеристики 33!'.

4. Провести детальное изучение атомно-кристаллическо!! и тонкой структуры сплавов Ре-Мп- и влиянио их особенностей на про текание ЭЗФ. Определить основные факторы, обуславливавшие Э31' в сплавах Ре-Мп-и их концентрационную зависимость.

Научная новизна. Впервые проведено детальное исследование 'О?* в сплавах Ре-Мп-5С . выявлены основныо Факторы, способствующие !'3'Г\ совместное действие которых при определенно!' иоинентратши маргаш1" ,(28-32.)* и чромния ,(5-6.И приводит к усилению обратимой де1ормаии!-и напряжения восстановления формы при нагреве внпо температуря нп чала обратного мартенситного'проира'цения.

Установлено, что легирование кремнием приводит к упрочнению аустенита, понижению энергии депонтов упаковки с соответствующим снижением плотности полных 'дислокаций аЛ? ^Ш) ; образованию частичных дислокаций 11'окли и кяк следствие зтого, облегчений формирования - мартенсита и блокирования сС превращения.

Установлено, что мартенситное превращение при охлачце-

нии происходит только в случае, когда в/у > противни» случаи ( Фу ) но реализуется, гак как антиЧерро.магпитноо упорядочение приводит к повышению стабильности аустенита и мартенситное превращение не происходит. /

Ронтгопоструктурнно исследования позволили определить, что при легировании Би двойного сплава Ро-:5Р'1п объемны!! в;»1окт превращения уменьшается почти в Л рала, что приводит к oнижR^ш», нормально!" компононтн дп!орм;ш;:п формы при црогтиотш и увеличо-"¡1" подппчиости чожфчзш'х гот ни», что приПнгтявт мартенептноо превращение по своему характеру к тортоупругому мартенситному провра;::?няю.

?Ьуч-;оо у, нту'.ктпчесчоо значение работу. Полученное результата р'1р"!'1р:шч»г*шп представления о кинетике и •■1оханпз,'ах

"пгт»исг.гного пгг!вр'1,|'"ннч « рпланах Ре- 5('..

Исследования, проведенные г работе, позволили рнярить определенную взаимосвязь мечду 335 и разовыми переходами в сплавах, кристаллической и тонко!! структурой мартенсита и зустенита, механическими лчпчктоопстпкями сплавов. Пло^елеинче ti работе исследования спепиуики - перехода и антиТорромагнитиого упорядочения в

спларах Ро-'1п— огёоганают супоструплше представления о взаимосвязи ме^ду магнитным Тазо^нм переходом и мяртднеитннм превращением , а так^е представляют интерес для дальнейшего развития теории "артенситннх превралениА.

Нес ледование Г-ЗФ в сплавах Pr-Чп-5¿ с мартеиситним

превращением позволило предложить сплав Ре-.1Р'.1п-Г>, 5 $¿ .который

обладает большом областью гистерезиса, обратимой дэ]; ормагтие<1 до»2^

р

и напряжениями восстановления Торим <"35 кгс/мм , что моют (1нть использовано в промышленности для безрезьбовнх соединений труб, стопоров и т.д.

Основное положения. ^ичосимчо на защиту.

1. и спларах Fn-'3P !n-(í)-6,)* $¿ наблюдается односторонний вф-Тект запоминания Торчи, обусловленный протеканием мартенситного ппевртчешт ff+f- и магнитного Тазового перехода антиФерромагнетик - парамагнетик, '"артенситное превращение при охлаждении itart.m-дается только при условии г<то связано, с поведением стабильности аустенита при его переходе в антиТ'ерромагшшюе состояние.

2. Степень восстановления формы и напрчхение восстановления íop-.ni в сплавах Fe-!n-$¿ увеличиваются с ростом содержания кремния от г л о и •••арганна от £f, до ЗР*, а при дальнеПлем "i»in-"он;;п ;г-: содержании с'г.ггтчтел. *

.> л •

ч. ' в счлапх 51/ пля увеличении содержания jl, сп-

Г"?Т» Г^ОТС Гмт"0'« :'ПКТпрог VWHb Т?1Ш6М внерГИИ TOÍRKTOn у па коп-;п

"•.тт"!>::та 1 "п^нн^м rrr "ччоптк ""устелита, ухопь г*ивоч обьемчого ':P:¡ пр"вра"1пн"и, owteiiinoTrTi •'.отритряплоинг'" гш-

.,_.,.....„.,..... jn>;;r>1>n7Vi< Ми И .Я.. , CQ'">'";PT!iOO Действие K070R''T ПТСО-.... .. . ... ..J^j,,,, [П б."") Л'1 - I С i "' С Г1"" -

Апробация работ». Материалы диссертации докладывались на следующих конференциях:

- На Всесоюзной конференции, посвященной 90-летию Академика Г.В.Курдюмова "Мартенситные превышения в твердом тело".('г. Косов, 1991г.,).

- На 1 Республиканской межвузовской конференции молодых ученых и специалистов Казахстана.(г.Алма-Ата, 1991г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и обгем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Содержание циссертации изложено на 141 страницах машинописного текста, со-цертат 60 рисунков и 3 таблицы. Список цитированной литературы включает 112 наименований.

' СОДЕРЖАНИЕ РАБО'Ги.

Ьо введении обоснована актуальность выбранной темы, сформированы нель исследования, ровизна и практическая ценность, по-южения выносимые на эагаиту.

Первая главд посвящена обзору литературы. Дано описание ос-ювных характерных признаков мартенситного превращения в железных * •.плавах. Наряду с другими видами мартенситного превращения, особое «шмание уделяется термоупругому мартенситному превращению. Расс-итриваются превращения ф /ГНК/ £ /ГПУ/, а также влияние де-■ормапии на превращение. Обсуждена природа эффекта запомина-

1ия Формы в железных сплавах. Рассмотрены условия проявления полного »постановлении 'Тормн проде'5ормированного образна и основные требования, необходимые для термоупругого мартенситного превращения. 1я основе изучения ЭЗФ в железных сплавах (на основе, в

¡плавах Ре~г£ , Ре-ГсС, Ро-Мп Л обоснована необходимость исследо-'пния в Ре-Мп- 50 сплавах, кзк более дешевых и сжопомичннх плавов, представлявших интерес для практики.

Во второй глррр описан» методики, которые использовались при ровядонии вкспориментов, способы изготовления образцов и режимы Вр'ДООЛрп^ОТОК.

Для иеслелолания структурного состояния образцов применялись прячно четодн ипстсдолания: дифракционная ятегстронная микроскопия (лчектроннн" микроскоп "Te5&t В S 540" при ускоряющем напряжении 120 KU ) и неПтронограТические исследования, которые проподпчись ¡га диУгактометсе ".УППА" с длиной почни Л = 1.Г7 L Рентгеновская съемка поликристаллов с ттельп опредепенип параметров релетки аус-тетглта л мартенсита произлидлюсь на ди^ракточетре ДРОН-3, п че-тезном излучении.

Металлографическое исследорание аустенита и мартенсита проводили с помотьп оптического микроскопа - 2" со съемкой на ¿отопластинки при угеличонии 100..-. 500.

Дилатометрические измерения с целью определения температур прямого и обратного мяртечситннх превращений ( А„, Ач, Мн, Мк Т, те»'пературн Нееля , и температурного конКшшента линейного расширения IT.'ÍJIP,') проводили на кларпевнх дилато четрах (Ирм "Синко-Рико" Яночия.( низкотемпературные и рисокотемггературнио измерения^, и "Л::нпа''с" ФРГ Он1сокотемпературнне измерения,), измерения проводи ¡ись при температурах от -1РР С до +-ЗГ01 0,

Чеханические испытания с печью опредппния прочностных характеристик ( . 6д Î и шастических споЯстр Î сГ ) проводите при температурах: -1ГС^С, , + 30гРс на образцах тина МРГ-З на

испытательной мажине "Инстрон - 1114".

Состарн исстедоланннх сгнавов приведены я таблице *1. Они лн<1-га«ц с таким расчетом, что1н огтреметить пли ;ггиэ и Мп на харакгэ-р:;стики л тате с учетом литературных дашшх.

Тгомо того п этой глазе дается описание методики для определения степени постановления [орми ('С;Г>У/ сплавов и специальной методики, разгп^отанчоИ для определения напряжения лосстановюния fon-i» ( ,:Ш5)сплароа.дчя опгвпътятп ПУТ' о^раз'гч п я иле по >сок тол-плло" с{, изгибали при 2 Л по тдиусу Rf СлеГор'лацня £~ {-jf ), twrpwvra чо 3!'0( С (р)г'э At{) и охла.-пати jio.SC С. ¿Золичп!'а "6l3'i оп-год» -чсь кп-л отношение = Jpí-ircí,' где Rt и -

/.зги'а ч noîojrmnn п образце после ^глачдеяия. Пгоппчлп ч.:'' опгедепутем трехточечного изгиба в испытательно'! ма :нна о ••дам!" T^oHi'o.'i .пкеанпе,'! уст::-;, позни^пгпях п образна при нагро' до 'Г Г 0 и ох та"ении.

Таблица 1.

Химический состав исследуемых сплавов.

№п/п Марка сплава Химический состав, вес %

Ре Мл С

1 ' ГЗО осн. 29,5 - 0,03

2 Г30С1.5 осн. 28,95 1,58 0,044

3 ГЗССЗ.О осн. 29,08 2,90 0,029

4 Г30С4.5 осн. 30', 3 4,4 0,061

5 Г30С5.5 осн. 29,0 5,5 0,033

, 6 Г30С6,5 осн. 30,17 6,4 0,040

7 Г26С5.5 осн. 25,9 5,3 0,062

б Г28С5.5 осн. 28,0 5,4 0,075

9 Г32С5.5 осн. 31.97 5,35 0,078

10 Г34С5.5 осн. 13,7 5,55 ' 0,029

11 ГЗРС5,5 осн. 36,6 5,55 0,041

В третьей главе изложены результаты исследования влияния легирования чаргаишч и кремнием на степень восстановления формы, на наггрялония восстановления ¿ормн и на относительное изменение длины обпазца при нагреве от 20 до ЗГ0°С после деформации в закаченном состоянии. Величина СВФ в исследованных с4л;х~ . вах (т)ис.1г2) уменьшается с увеличением первоначально задаваемой де1ормацип( ),а легирование кре-лнием сплава Ре-ЗСМп приво-

дит скачала к 'увеличению СВ]> до содержания 5,3о и далее СВФ только снижается.

Легирование ^аргаяцпм сплава Ре-'Лп-5,5« $и приводит к повы-яонию СВФ ппи содержании марганца менее 30'* и снижению СВФ при содержании марганца более 30?. Максимальная величина СВФ для сплава Ро-30/.п-5,5'1' достигает =7СГ' при задаваемой деТор^я-пиа £,=1Л -а 54* при £^,=3« и «40* при £ =5*, т.е. абсолютные величины восстановленных при нагреве деформации составляют, соответственно 0.7?, 1,ГС-?, 2?'.

Рис.1. Влияние содержания на степень восстановления формы в сплавах Ре-ЗГОп- .

21 21 П

31

Рис.2. Влияние содержания Мп на степень восстановления формы в сплавах Ре-Мп-5, 5${,.

Зависимости величины напряжения восстановления формы ,0ГОФ,) от содержания ¿и л Мп коррелирует с аналогичной завлсимоотьго для СВФ

и достигает для сплава ¿-'е-ЗОМп-5,5"! максимально" величины

2 60 кгс/мм2 (при 3^0°С). 1Рис.З

Рис.3. влияние содержания напряжения восстановления формы

в сплавах Ре-ЗО'Лп-5 и •

Гис.4. Влияние содержания Мл на напряжении восстановления (}ормы в сплавах Ре-Чл-5,5"'' .

По мэре охлаждения заневоленного образна реактивные напряжения несколько релаксируют, но тем не менее остаются на достаточно высоком уровне (35кгсДп2).

Для изучения изменения лкнеШшх размеров образцов сплавов в процессе восстановления формы било проведено дилатометрическое исследование сплавов. Результаты измерения представлены на рисунке 5 для разных содержаний .

Рис..1'. !1чкл»п:п "олор-лнпа на относительное изменение лине!!-

Гитовов о(;рп>по-. п сплавах Ео-10Мп -Бифп нагреве после чорм-та'' па 3" При

Для двойного сплава Рэ-ЗСМп относительное изменение длины образца-^ деформированного на при 20С'С практически лпне^нр увеличивается нш нагреве от 20°С до ЗС0°С, это увеличение -^г можчо полностью отнести за счет теплового расширения. При увеличении содержания Би в сплаве Ре-ЗОМп к тепловому расширению образна добавляется изменение длины, вызванное восстановлением {ормн при нагреве, которое увеличивается при нагреве с ростом содержания Бо. «

В четвертой главе приведены результаты изучения характеристик 'д мартеисптного превращения н магнитного фазового перехода г в парамагнитное состояние антифэрромагнитноё состояние в сплавах Ре-Мп-5 ¿.' Температура Нееля и температуры прямого и обратного глартенсптного препращеггая^првделеннне дилатометрическим и не!*трониграфическими методами,''приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Температура Нееля и температуры прямого и обратного мартенсит-ннх превращения исследуемых сплавов.

}Рп/п Содержание э цементов, ' Мк ¿н Ак 6»

1п

1 2У,5 - ■ - - - - 150

2 2Я.95 1,58 - - - - 1С0

3 Ч2<\68 2,90 -25 -70 120 155 -75 .

4 30,3 4,4 -30 -60 125 165 <-60

Г 29,8 5,5 -35 -75 130 160 <-75

6 30,17 6,4 -35 -65 130 165 ч<-100

7 25,9 5,3 +50 +15 160 185 ч<-100

'8 28,0 5,4 -10 -55 150 170 ч<-100

9 31,97 5,35 - - - . - «0

10 33,7 5,55 - - - - >0

11 36,6 5,55 - - - - >0

Основа всех сплавов - железо.

Как следует из полученных данных марганец понижает температуру ^н^и повышает Од/ » а кремний снижает и слабо влияет на

: ДрИС.Г,).

Рис.6. Влияние содержания кремния на температуры М^ в сплавах Ре-Мп и Ре-Мп-

и фу

Характерной чертой всех сплавов, испытывающих мартенситное превращение при охлавдении является соблюдение условия: М^^,, т.е. мартенситное превращение происходит только в парамагнитном аустените. Детальное изучение 'Тазовых переходов в сппавах систе-№ Ре-Мп-^ показывает, что стабилизация аустенита по отношению к мартенснткому преврггпепот при переходе аустенита из парамагнитного в ангиферромагнитное состояние может бить объяснено комплексным действием следующих факторов :

во-первых, созданием дополнитедьпого термодинамического потенциального барьера за счет добавления магнитного вклада в свободную энергии сплава, т.е. уменьшением свободной энергия Гиббса за счет магнитного упорядочения.

во-вторых, возможным по"тп91шем очергии дефектов упаковки (э.д.у.) аустенита при образовании ммгчктчого порядки.

в-третьих, упрочнением ал©-онлта поп непеходе в анти ферромагнитное .состояние с последутм" затрудненном движения частичных дислокаций Шокли, осупествляпинх пгевра-пение.

В-четвертых,антиферромагнитноЗ инрарностью аустенита,заключающееся в том, что при .температурах ниже точки Нееля линейное расширение образцов увеличивается с температурой более медленнее, чем в парамагнитной области', в результате величина объемного эффекта, необходимого для превращения, увеличивается.

В работе танке было проведено рентгенографическое определение параметров кристаллической решетки аустенита и мартенсита. Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы:

1. Параметр решетки аустенита а^ сплавов.уменьшается с увеличением содержания и увеличивается с увеличением содержания марганца.

2. Параметр реяетки мартенсита . ^увеличивается"с ростом содержания и Лп, параметр а^ увеличивается с ростом содержания марганца и уменьшается с ростом содержания кремния.

3. Степень гексагональности <( са^) решетки мартенсита увеличивается с ростом содержания кремния и ня изменяется с ростом содертания марганца.

4. Объемный эффектпревращения резко (почти в три раза) снижается при увеличении содержания §1 от 0 до 6,5% ((рис.7.) и более слабо зависит (снижается,) при увеличении содержания марганца. Превра:иение^£тем'самым становится близким по характеру к превращению термоупругого типа.

Изучение механических своЯсгв сплавов Ре-Мп- $(, при температурах испытания: -196^0,- +20°С, +300°С привели к следующим результатам. При температурах испытания и +20®С во всех сплавах в ходе растяжения до разрушения образовывался £ -мартенсит деформации. При температуре +300°С мартенсит при деформации не образо-рывался, т.к. ^эта температура находится выше температуры •цГ%= ./»I ^рг ; (см. табл.2,), т.е. при 300°С определялись механические свойства однофазного состояния - ^ - твердого раствора. Как следует из таблицы 3, добавление в сплав Г30 кремния в количестве 5,5^ приводит к повелению прочностных свойств сплавов как при 20°С, так и при ЗС0°С, при этом предел текучести возрастает в 2 раза, а предел прочности в 1,5 раза. При дальнейшем потшзенпи содержания 5Ь предел прочности и пластичность сплавов уменьшаются, а предел текучести изменяется в незначительной ст.епени, что, по-ри-дглточу, связано с начальными стадиями образования 7" п сплавах силицидов. Об ?том свидетельствует также тот факт, что при этих конпек-

Рис.7. Влияние содержания вС на объемный эффект превра

щения в сплавах Ре-30Мп-$1.>

н т-, • , о1 Таблица 3.

.Леханпческие свойства сплавов Ре-,.ш- •

Сплав Со^Г'Ша) <Г[%).

ГЗО 130/105 610/420 БЬ/И

. ГЗОСЗ 220/125 790/450 49/44

Г30С5.5 350/190 920/620 44/04

Г26С5,5 420/200 980/700 29/66

Г36С5,5 320/160 810/550 45/53

ГЗСС6.5 380/190 890/620 34/63

п с

В числителе при температуре пс01танля 20 С, в знаменателе при ЗСС (■

трациях кремния сплав становится слабомагшпчшм, а технологичность сплавов резко ухудшается. Повышение содержания марганца в сплавах от 26 до 36t при оптимальном содержании (5,5*.) незначительно снижает их прочностные свойства.

Кристаллоструктурное исследование сплавов с разним содержанием St и фиксированным содержанием Мп (30'*) после закалки, а так-'"0 после де|ормаыии (исследовали до £ =5") показало наличие определенных различий в их структуре, свядотельствугаих о снижении э.д.у.аустенита по мере легирования сплава кремнием. Так в закаленном сплаве ГЗО характерными элементами структуры являются дво"-ники отжига и полные дислокации с вектором Бюргерса типа а/2 <110^, а на начальных стадиях деформации образуется ячеистая дислокационная структура, механические дворники по системе <fll2) ^lllj и кристаллы £ - мартенсита. При увеличении содержания в сплаве St-ДО 3* наблюдается умешепление полных дислокации на частичные дислокации 1"окли с образованием дефектов упаковки. Па ранних стадиях деформации плотность частичных дислокации и дефектов упаковки увеличивается, кроме этого образуются кристаллы £ - мартенсита как правило одной ориентировки, а также незначительное число механических двойников. С увеличением содержания « сплаве $ь,до 5,5* отмеченные различия в структуре по сравнении со сплавом ГЗО усиливаются. Увеличение со-деГ|жания » сплавах 'Лп от 26 до,36* при фиксированном содержании Su оказывает меньшее влиянию на изменения в структуре сплавов, основное отличие - умень'лепие количества £ - мартенсита на начальных стадиях че¡ормвшш.

Точим образом, результаты кристаллоструктурных исследований показывает, что легиров-шпе двойных Pe-30'Лп сплавов кремнием приводит к понижонт в.д.у. аустенита, что способствует образованию £, -мзртонеита при деТормацнп аустенита.

В пг,то'' главе анализируются результаты экспериментальных исследований и обсуждается причины возникновения ЭЭФ в внеокомарган-цевых Fe-Mn- St- сплавах. Как показывают проведенные эксперименты появления ЭЗФ в сплавах Fe-'.Iri при легировании их кремнием вызывается сле;1,1у'",л:гч1 основными причинами:

1..7>"Щ1,печном н.д.у. аустенита. Как следствие этого облегчается рпспс,п"',,!1'.п полных днелокаппп с доктором Гюргерса в=а/2 <110^ С o^rn:u)i>'in';n-- ччетпчг"'-; диолокшин Поклк и дефектов упаковки, которые т.п-> •..т„.!. _ -мвт'чюита.Д'чг'ение частичных дислокации Шоклл при • : -п>-гл v.JT к '•>"рчзо1\ч]>;;'1 £ - мартенсита.

2. Уве течением прочности аустенита и, к-"к следствие этого, затруднением пластической деформации аустенита. Соответстренно этому вклад р. обиу») деформацию сплава собственно мартенситпого

пг,прра:пен;1л (как обратимой деформации) увеличирается.

3.Уменьшенном объемного эффекта чта У->Я превращении. В атом случае согласно кристаллографической теории мартенситннх превращении снижается сдвиговая компонента де]ормагтии Тормн превращения,

а также увеличивается подвижность меж.'азных /£ границ, что способствует обратимости превращения, приближал его но харак-

терным признакам к превращению термоупругого типа.

4Лоч"онтрашонно" зависимостью температур Мц '■'. 6а/ с соответствую;;:::« созданием таких условий, при которых для определенных кокиентрацкй в сплаве марганца и кремния образование £ - мартенсита эхлаждения блокируется, а при приложении впенней нагрузки формируется -мартенсит напряжения.

Б.Глокпровяннем образования сС -мартенсита охлаждения и леФор-даттии. ухудшающего параметры ЭЗФ, за счет достаточного легирования шлава марганцем и кремнием.

Перечисленные пнще '.Т акторы 1-5, способствующие осуществлению 335, усиливаются при возрастании содержания ££ =5,5^. При 5олькек содержании в сплавах Ре-Мп- образуется вторая Фаза, ухудшающая технологические, механические и термомеханическис характеристики сплавов.

1 Зависимость характеристик 'Тормовосстановления в сплавах Ре-Мп--51' от содержания в них Мп ¡1при оптимальном содержать. =5^) )бусловлено следуючшми факторами*. при снижении содержания Мп ниже 10%, мартенсит охлаждения образуется при температурах пн:пе комчат-гой, увеличивается объемный зфТектпревращения; при увеличении удержания Мп выло 30^ температура Мц ^ резко убывает, уменьчается грочностъ аустенита. Все перечисленные 'акты приводит к ухудмонин [аракетров термомеханического возврата.

Таким образом ЭЗФ в сплавах Р^-Мп-йи опродолл'иоя рядом •1пк-•оров,совместное Д1?стп1:е которпх пги'-од'лт ж тому, что, :.:.г;с;г.г1':ыгск> ормор.ос.стакорленне наблюдается в сп-.т'пх >фп окти"тп. г'П сочегг'п-юи .'4л,равном » 30'/ к Ог'<г^-

Выводы

1. В сплавах Ре-(26...36)^ Мп-(0...6,5)$ St наблюдается односторонний эффект запоминания формы. Величина степени восстановления фо^ мы увеличивается с ростом содержания X' (до 5,5$) и Мп(до 30#) и с уменьшением первоначально заданной деформации и понижается при увели чении содержания Je' выше 5,5$ и Мл выше 30При первоначально задан ной деформации £с = 3t для сплава Ре-ЗОМп-5,5 Si максимальная степей восстановления формы достигает ~60%, соответствует абсолютной величине восстановленной при нагреве деформации равной ~ 1,87?.

2. Показано, что эффект запоминания формы в сплавах Fe-Мп-Л" со провожается возникновением в них напряжений восстановлений формы, величина которых увеличивается с ростом содержания Мп, корректируя с аналогичной концентрационной зависимостью степени восстановления фор мы. Максимальная величина напряжения восстановления формы составляет — 35 кгс/мм^.

3. Сплавы Ре-Мп-испытывают мартенситные У & ¿. и парамагнитное г* антиферромагнитное превращения, при этом Мп.понижает температуру М^ и повышает . а & слабо влияет на М^^и понижает fr^v . Мартенситное превращение при охлаждении наблюдается только при условии , что связано с.повышением стабильности аустенита при его переходе в антиферромагнитное состояние.

4. Установлено', что в сплавах увеличение содержания Л до 6,5t приводит к увеличению параметра кристаллической решетки ^артеНсита с£, снижению , а также снижению параметра рзлетки аустенита а^. Увеличению содержания Мп приводит к возрастанию всех трех параметров: а^,, с£. Марганец не влияет на отношение сг/а£ реиятки мартенсита, а увеличивает эту величину. Об Объемный яффект превращения -^г* слабо снижается с увеличением содержания Мп и резко падает (в 3 раза) с увеличением содержания кремния.

5. Прочностные характеристики сплавов Ре-Мп-Л' растут с повышением содержания в них Л' , в том число и при температуре деформации 300°С (выпе А ), когда мартенсит деформации не образуется.Марганец оказывает значительно слабое влияние на прочностные характеристики сплавов.

6. Увеличение содержания £ в сплавах приводит к существенным-структурным изменениям при их деформации: уменьшению плотности дислокации, увеличению количества дефектов «упаковки и механических дсоПникоп, что указу,тает на существенное снижение энергии дефектов упаковки. Пластины <Г -мартенсита при увеличении содержания кремния становятся облое мелким и тонкими, наблюдается их преимущественное образование по одной из систем плоскостей (III), наиболее благоприятно ПСППП"'"!;!--- рл ':•■-■) ;; ДО-ТюрМ/УШИ.

7. Установлено, что эффект запоминания формы в сплавах " .

Ре-Мп-il" при легировании SL определяется комплексным действием

следующих факторов:

а) уменьшением энергии дефектов упаковки аустенита;

б) увеличением прочности аустенита;

в) уменьшением объемного эффекта/1 ~ L превращения;

г) особенностями концентрационной зависимости температур

U (ру;

д) образованием при деформации определенной мартенситной текстуры;

е) блокированием образования U- мартенсита охлаждения и деформации.

Основные научные результаты диссертации оцубликоваяы в следующих работах:

1. О природе эффекта памяти формы в сплавах Ре-Мп-«£' /Винтай-кин Е.З., Гуляев A.A., Оралбаев A.B., Полякова H.A., Свисту-нова Е.Л.// Металлофизика, I99I. Т.13.- К в.- С.43-46.

2. Мартенситное превращение в в Ре-Мп-сплавах/ Гуляев A.A., Витайкин Е.З., Оралбаев A.B., Свистунова Е.Л.// Металловедение и термическая обработка металлов. 1991. № 8,-C.8-I0.

3. Природа эффекта памяти формы в сплавах Ре- Мп-Sc' / Винтайкин Е.З., Гуляев A.A., Оралбаев А.Б., Полякова H.A., Свистунова Е.// Тезисы докладов Всесоюзной конференции, посвященной 90-летию академика Г.В.Курдюмова.- Косов, 1991. -C.I08.

4. О связи магнитного мартенситного фазовых превращений в высокомарганцевых Ре-Мп и Ре-Мп-& сплавах./Гуляев A.A., Винтайкин Е.З., Оралбаев А.Б., Свистунова Е.Л.//Тезисы докладов Всесоюзной конференции, посвященной 90-летию академика Г.В.Кур-

_^дюмова.-Косов, 1991.- C.I28.

5. Оралбаев А.Б., Сагындыков A.C..Эффект памяти формы в сплавах Ре-Мп-/* // Тезисы докладов I Республиканской межвузовской конференции молодых ученых и специалистов Казахстана: Физика.-Алма-Ата, 1991.- С.15.