Структура, фазовые превращения и особенности проявления эффекта памяти формы в сплавах TiNi, полученных закалкой из жидкого состояния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Дзагоева, Ирина Юрьевна АВТОР
кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
1995 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.04.07 КОД ВАК РФ
Автореферат по физике на тему «Структура, фазовые превращения и особенности проявления эффекта памяти формы в сплавах TiNi, полученных закалкой из жидкого состояния»
 
Автореферат диссертации на тему "Структура, фазовые превращения и особенности проявления эффекта памяти формы в сплавах TiNi, полученных закалкой из жидкого состояния"

р Г Б ОД

2 2 да

На йрааагг рукописи-----

йзлгЬе&л ирйнд йрьввра.

Структура, фазовые иревращишд п ссгт—ин«чпи проявления эффекта памяти формы в сплавах Т1№, полученных закалкой из жидкого состояния

Специальность 01.04.07 - "Физика твердого тела"

Автореферат диссертации насожканне ученой степени кандидата фичико-математичеекмх наук

Москва 1995

Работа выполнена в Московском Государственном институте стали и сплавов (Технологическом университете) на кафедре рентгенографии и физики металлов

Научный руководитель: кандидат технических наук .доцент А.И. Новиков

"Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук А,М. Глезер

кандидат технических наук И.Ю. Хмелевская

Веющее предприятие:

Всероссийский институт легких сплавов

Зашита диссертации состоится_ 199_ г. в _ часов на

заседании специализированного совета К-053.08.06 Московского Государственного института стали и сплавов. Адрес института: 117936, Моасва, ГСП-1, Ленинский проспект, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного, института стали и -сплавов.

Автореферат разослан "_"___1995 г:

Справки по телефону: 236-99-89

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физ.-мат. наук

Я.М. Муковский

ОВДАЯ ХАРАКТВРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы активно исследуют и начинают использовать микротолщинные материалы, (толщиной порядка 10 и менее мкм), обладающие эффектом памяти формы. Повышенный интерес к таким материалам обусловлен двумя основными причинами! возможностью миниатюризировать микроустройства и

сплавов с эффектом памяти формы (Э11Ф) ко срч?»ним»ш с ' аьа~1гвг>иалами. Уменьшение размеров элементов из

жает их по частоте срабатывания к пьезокристалличесгсим материалам^ но при этом они превосходят последние' по деформационно-силовым параметрам. Тонкая лента никелида титана, обладающего отличной ■ совместимостью . с

биологическими тканями, могла бы, видимо, найти достаточно широкое применение в микрохирургии.

Наиболее перспективным способом • получения материалов толщиной порядка'10 мкм является закалка из жидкого состояния (ЗЖС), поскольку, с одной стороны, позволяет избежать сложных металлургических переделов, а с другой - получать . неравновесные

состояния, приводящие к изменениям свойств сплавов.

В сплавах Т1М1 содержание N1 в твердом растворе существенно влияет на температуры мартенситных превращений. , Поэтому использование сплавов стареющих составов (выше 50 ат.*. Ш.) " позволяет варьировать содержание N1 в твердом раствор«, управляя процессами распада, а, следовательно, получать заданные

температурные интервалы мартенситных превращений.

Проведенных на сегодняшний день структурных исследовании быстрозакаленных сплавов с ЭПФ явно недостаточно для объяснения особенностей поведения э^гих сплавов и обоснования их возможных преимуществ по сравнению со сплавами, полученными традиционным

металлургическим переделом..

Учитывая изложенное, тема диссертационной работы представлялась актуальной.

д

. Целью работы являлось выявление особенностей структуры и фазоных превращений при термоциклировании сплавов Т1-Ш эквиатомного и стареющего составов как. непосредственно после ЗЖС, так и после ЗЖС с последующим старением.

В работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследованы структурные и фазовые

превращения в ЗЖС-лентах сплава Т1-Ш эквиатомного и стареющих составов.

, 2. Исследованы процессы распада пересыщенного твердого раствора в сплаве Т1-К1, полученном методом ЗЖС.

3. Исследованы фазовый состав и структурные особенности лент сплава после термообработки.

4.. Проведен анализ проявления "самоинициируемого" и кругового ЗПФ в ЗЖС-сплавах в исходном состоянии и после дальнейшей термообработки.

• Научная новизна, состоит в следующем:

1. В* ЗЖС-сплаве Т1-50,6 ат.% N1 обнаружено сложное формоизменение образца ленты дугообразной формы без дополнительных термомеханических воздействий, названное "самоинициируемым" ЭПФ.

.2. Впервые в -ЗЖС-лентах ТЧ-Ш получен и исследован круговой эффект памяти-формы.,

3. Показано, что сложное формоизменение при проявлении "самоинициируемого". и кругового ЭПФ связано с разницей ' в температурах и последовательности фазовых превращений, пройсходящих в слоях у контактной и свободной поверхностей ленты.

4. В результате исследования процессов старения, в ЗЖС-сплавах Т1-Ы1 установлено, что закалка из жидкого состояния ускоряет процессы старения и смещает их в сторону более низких температур.

Практическая ценность." Определены температурно-временные интервалы обработки для получения кругового эффекта памяти формы в тонких лентах сплавов Т1-Ш, составов, близких к используемым в медицине и

промышленности. Полученные результаты позволяют

варьировать режимы, термообработки для получения кругового эффекта памяти формы в диапазоне температур, близ-

ких к температуре человеческого тела.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на II семинаре России и стран СНГ "Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий", Обнинск, 1993г. и на II международной школе-семинаре "Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах", Барнаул, 1994 г.

[ии. По результатам выполненной работы ^ иечц.ии;:

Структура и объем работн. Диескр ха^;.':' из введения, .... глав, выводов, списка литературы из .... наименований и содержит . .. страниц машинописного текста, включая .....рисунков и .... таблиц.

В первой главе дан краткий литературный обзор, • в котором рассмотрены общая концепция проявления эффекта памяти формы, вопросы распада пересыщенного твердого раствора в сплавах структурные • особенности

фазовые превращения в этих сплавах, практическое применение ЭПФ.

Во второй главе описаны технология получения сплавов для исследования, техника проведения. эксперимента, . методы исследования, статистическая обработка

результатов.

В третьей главе приводятся результаты исследований микроструктуры, фазового состава, формоизменения и электросопротивления 3£С-сплавов разных составов непосредственно после закалки из жидкого состояния и после различных механо-термических воздействий.

Работа завершается изложением основных выводов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводили на образцах сплавов системы Составы сплавов приведены в табл.1 (в таблице и далее по тексту составы приведены в атомных процентах).

Таблица 1

Химический состав сплавов

Сплав % N1 » Т1 Сплав I N1 1 Т1

1' ' 50.0 ' 50.0 4 51.5 48.5

2 50.5 49.5 5 52.0 48.0

3 51.0. 49.0

Сплавы для исследований выплавляли в вакуумной электродуговой печи. В • качестве шихты использовали электролитический никель и губчатый титан. Закалку из жидкого состояния проводили а атмосфере гелия методом спиннингования из расплава. Навески сплавов (20-30г) расплавляли индукционным методом в кварцевых ампулах. В качестве закалочного блока использовали внешнюю поверхность Сыстровращающегося медного цилиндра (с1 - 25 см) . В результате : ЗХС получали образцы в виде ленты шириной 3 мм, толщиной 20-40 мхм. Скорость охлаждения расплава, оцененная по толщине ленты, составляет порядка 105 -10б °С/с. •

Термическую обработку образцов' ЗЖС-сплава Т1-Ы1 осуществляли в диапазоне температур 400-850 "С

продолжительностью от нескольких минугг до нескольких часов. Длительные отжиги . при температурах не выше 600 °С проводили в соляной ванне (смесь калиевой и натриевой селитр в равных пропорциях),- расположенной в муфельной печи.. Кратковременные (не более 0.5 часа) отжиги проводили в ■ вакууме в печи универсального распылительного. устройства ВУП-5. Отожженные образцы охлаждали в воде или вместе с печью. Температуру образцов во время отжигов поддерживали с точностью ±5 "С и контролировали с помощью хромель-алюмелевой термопары.

Измерение электросопротивления проводили методом вольтметра-амперметра.

___ Рентгеновский качественный фазовый анализ

проводили, используя ^дифрактометры—ДРОН-2.0, - оснащенный низкотемпературной приставкой УРНТ180 и ДРОН-4.0. Расшифровку полученных дифрактограмм проводили с помощью ПЭВМ, используя программы "PHAN" и "PHANS", разработанные на кафедре рентгенографии и физики металлов. Для исследования формоизменения в сплаве использовали оригинальную установку, позволяющую фотографировать отрезок ленты при изменении температуры a -,!Qí; "<"> 20 "С. Структуру лент изучали » ^тргтринных '""дач "Hitachi Н-800' при ускоряющем напряжении 200 кв и "TESLA BS-540" с ускоряющим напряжением 120 кВ. Фольги для ПЭМ готовили методом электролитической полиров- » ки в электролите, состоящем из одной части хлорной кислоты и четырех частей уксусного ангидрида.

ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА СПЛАВОВ.Ti-Ni

НЕПОСРЕДСТВЕННО ПОСЛЕ ЗАКАЛКИ ИЗ ЖИДКОГО СОСТОЯНИЯ .

Методами рентгеноструктурного анализа и

просвечивающей электронной микроскопии установлено, что ' гз исходном состоянии (Т • 20 °С| в ЗЖС-сплаве эквиатомного состава присутствуют высокотемпературная кубическая фаза В2 (а » 0.301 нм), Промежуточная ромбоэдрическая фаза Я (а - 0.602 нм, а ■» 90.7°) и моноклинный мартенсит В19' (а - 0.2889 нм, в ■« 0.412 им, с - 0.4622 нм, р- 96.6 .

При термоциклировании сплава эквиатомного составе происходят изменения электросопротивления и интенсивности рефлексов фаз В2, И, В19', что свидетельствует о протекании фазовых превращений. Существование в сплаве при охлаждении трехфазной области (В2 + Я + В19')-свидетельствует о том, что превращение В2~фазы в моноклинный мартенсит при охлаждении идет двумя путями: В2 => В19' и В2 => Я «> В19' . При нагреве обратное превращение проходит, минуя промежуточную- фазу, по схеме: В19'=> В2. В то же время известно, что в сплавах, полученных традиционным способом (закалкой из твердого состояния), как прямое, так и обратное

_ ! -

мартенситное превращение в первом термическом цикле идет по схеме: В2 <=> В19' . Наблюдаемое различие в мартенситных превращениях, по всей видамости , связано ' с дефектностью В2-фазы, образующейся при ЗЖС. Напряжения от закалочных дефектов (двойники, дислокации), как известно, понижают температуры превращения В2 '=> В191 и способствуют образованию К-фа-зы. Свой вклад в' дефектность микроструктуры, а, следовательно, и в ' образование И-фазы, вносит размер зерна в сплаве: " чем мельче зерно, тем болы«' протяженность межэеренных границ, тем выше уровень дефектности в единице объема сплава и, следовательно, тем выше вероятность образования И-фазы. По • оценкам размер зерна составляет ~ 20 мкм.

Температуры мартенситных превращений в ЗЖС-сплаве, определенные по температурным зависимостям

электросопротивления и интенсивности рентгеновских линий, совпадают с точностью ±5 °С и составляют М3' -55 "С; Мз « 45 °С; - 20 °С; А3 - 50 "С; ^ - 70 °С.

При увеличении числа циклов нагрев-охлаждение форма кривой на температурной зависимости электросопротивления и температурные интервалы мартенситных превращений в сплаве практически не изменяются, в отличие от сплавов, полученных традиционным способом. В последних стабилизация температур. мартенситных превращений наступает после,• как минимум, девяти термических циклов; количество образующейся в результате' фазового превращения Л-фазы увеличивается от цикла к циклу вместе с ростом при термоциклировании количества дефектов (фазовый наклеп); последовательность фазовых превращений становится аналогичной наблюдаемой в ЗХС-сплаве эквиатомного состава (охлаждение - В2 -> И «> В19', нагрев - в19'-> В2).

В отличие от сплава эквиатомного состава и сплавов, содержащих менее 50.5 4 N1, электросопротивление стареющих сплавов, содержащих более 51 4 N1., при термоциклировании от 100 °С до температуры жидкого азота изменяется монотонно, не проходя через максимум. Это . свидетельствует о том, что при охлаждении не достигаются температуры мартенситного превращения, что

подтверждают —и— результаты ._ рентгеновского фазового анализа. Интенсивный рост электросопротивления—с^

уменьшением температуры указывает на то, что в сплаве происходит превращение типа В2 <•> несоразмерная фаза, причем практически без гистерезиса, что присуще подобному превращению и в случае традиционно полученных сплавов.

Фазовый состав стареющих ЗЖС-сплавов при комнатной ---.-.-рашуре отличается от . фазового со-става эквиатомного СПтт'Ч Тип. ~ . П19' и Я и

имеются частицы второй фазы. По »«тплл,»,!, г

процессе остывания закристаллизовавшейся ленты в ней протекают _ процессы распада пересыщенного твердого раствора.

Период решетки В2-фазы в эквиатомном сплаве на контактной (прилегавшей к барабану при спиннинговании сплава) и свободной (противоположной по отношению к ' контактной) пойсрхностях ленТы одинаков и составляет 0.3017 мм, что свидетельствует о равномерном распределении N1 в твердом растворе по толщине ленты. Период решетки В2-фазы в сплаве Т1- 50.5 % N1 в слоях у контактной поверхности оказался на 0.002 нм .больше, чем' в слоях у свободной поверхности. С увеличением' концентрации никеля в сплавё от 50"'^5 до 52.0 ат.% период решетки уменьшается со стороны свободной поверхности ленты на 0.002 нм, и различие в периодах решетки исчезает. Различие - в ■ периодах решетки на противоположных поверхностях . ленты 'стареющих сплавов обусловлено разной степенью распада твердого раствора в процессе охлаждения закристаллизовавшегося сплава.

Электронно-микроскопические исследования показывают, что в закаленных из жидкого состояния стареющих сплавах присутствуют выделения второй фазы, •

Идентифицированной как стержнеобразной формы

размером порядка 10 нм, растущие вдоль направлений < 110 > В2-матрицы. В 'сильном действующем отражении наблюдается деформационный контраст, который

;видетельствует о существовании полей упругих напряжений вокруг частиц.

Проведенный анализ текстуры показал наличие в лентах аксиальной текстуры типа <100> в слоях у свободной поверхности, что связано с образованием при кристаллизации зоны столбчатых кристаллов, вытянутых в направлении <100> ленты, и бестекстурное состояние в слоях у контактной поверхности, связанное с образованием. в околоповерхностных слоях зоны равноосных зерен". Ось " текстуры ' <100> совпадает с направлением теплоотвода при остывании ленты после закалки из жидкого состояния.

»САМОИНИЦИИРУЕМЫЙ" ЭФФЕКТ ПАМЯТИ ФОРМЫ В ЗЖС-ЛЕНТАХ СПЛАВА Т1-50.6 » N1

Полученная спиннингованием расплава лента сплава Т1-50.6 ат.4 проявляет "самоинициируемый" эффект

памяти формы: отрезок ленты дугообразной формы изменяет свой радиус: кривизны при изменении температуры без дополнительных внешних воздействий. Схожее поведение, названное "круговым эффектом памяти формы", наблюдали ШэЫйа Нопта на лентах из сплава близкого состава, полученных традиционным металлургическим переделом и подвергнутых старению в заневоленном состоянии. Авторы связывают "круговой" эффект с напряжениями, вызванными выделяющимися при .-гарении дисперсными частицами.

Обнаруженная нами температурная зависимость радиуса кривизны »ленты при термоциклировании в интервале от 20 до -186 "С имеет сложный • характер и может быть условно разбита на пять температурных интервалов. Границы этих интервалов не совпадают с точками перегибов на температурной зависимости электросопротивления, что обусловлено различием в температурных интервалах фазовых превращений,, проходящих в слоях у контактной и свободной поверхностей ленты, и может быть связано с разной степенью распада в соответствующих слоях. Небольшое начальное изменение радиуса кривизны ленты г (рис.1) при охлаждении обусловлено превращением В2 *•> К со .стороны свободной поверхности ленты. Последующее уменьшение значения г происходит, в• основном, в

<М-

Температурная зависимость радуса кривизны Оыстрозакаленной ленты при термоциклировании: а) сплав Т1-50.6 N1/ б)состаренный в заневоленном состояния сплав Т1 -52.5 % N1

• - нагрев о - охлаждение

Аг _ гт-гр г ~ го

го - радиус кривизны ленты при Т- 20 °С *

гт - радиус кривизны ленты при текущей температуре

Рис. 1

<i 2

результате перехода В2 + Я «> В19' у свободной поверхности и далее - при переходе Я => В19' у контактной поверхности. Увеличение г при нагреве происходит за счет превращения'В19' —> В2 у контактной поверхности. Далькейшее значительно более резкое увеличение г до максимального значения соответствует превращению В19' + Я -> В2 у контактной поверхности, а последующее снижение значения г до исходного го» в основном, обусловлено переходом В19* -> В2 у свободной поверхности. При последующих термических циклах температурные интервалы и последовательность фазовых превращений не изменяются.

Таким образом, в сплаве Ti-50,6 % Ni при охлаждении в слоях у- контактной и свободной поверхностей ленты происходит двухступенчатое мартенситное превращение (В2 «> Я «> В19'). При последующем нагреве фазовое превращение идет через образование R-фазы только у контактной поверхности, в слоях у свободной поверхности мартенситное превращение протекает по схеме В19' «> В2, . как и в случае эквиатомного ЗХС-сплава. Температурные интервалы мартенситных превращений в слоях у контактной и свободной поверхностей ленты при различаются. Температуры мартенситных превращений,

определенные по точкам перегиба на температурной зависимости электросопротивления составили: на

контактной поверхности - М3' =12 °С; М3= 2 °С; Mf*= -103 "С; Аа =-68 "С; Af= 8°С, на свободной поверхности - Ms' = -Э°С; Ms= -13 °С; Mf43 "С; As= -23°С; Af= -8 "С.

Контраст типа ряби" на электронных микрофотографиях сплава Ti - 51.0 ат.% Ni, снятых от слоев у свободной поверхности ленты, позволяет предположить, что в этих слоях имеются микронеоднородности в твердом растворе. Анализ уширения , рентгеновских линий

свидетельствует о наличии. значительных микродеформаций, что можно объяснить формированием указанных микронеоднородностей на начальных стадиях распада, происходящего .в процессе охлаждения закристаллизованной ленты до комнатной температуры. В то же время в слоях у контактной поверхности распад проходит в значительно большей степени, (о чем свидетельствует

появление дисперсных частиц второй фазы, размер которых

составляет примерно 10~нм)~а~микродеформацииотсутству-_______

ют.

Кроме того,' в толстых участках фольги сплава обнаружены дислокационные петли диаметром порядка 1000 нм, образовавшиеся, по-видимому, вследствие

схлопывания вакансионных дисков. Избыточные вакансии, по-видимому, ускоряют диффузионные процессы настолько, что распад твердого раствора успевает пройти за те итжилоки г —'г»""" 1ГПТТОЫХ лента, сошедшая с

OapciöriHrt, »'«•натиии -i'oüui,!,..,^-.

образом, в слоях у свободной поверхности частиц выделяется больше, чем у контактной поверхности. Ориентированные когерентные частицы создают направленные поля упругих напряжений, способствующие понижению температур мартенситных превращений, с одной стороны, и образованию R-фазы, с другой.

Поскольку фазовые превращения В2 В19' и В2 => R идут с увеличением и уменьшением удельного объема, соответственно, наблюдаемое при термоциклировании сложное формоизменение ленты обусловлено различием в температурных интервалах и последовательности фазовых превращений, происходящих в слоях у контактной и свободной поверхностей ленты.

КРУГОВОЙ ЭФФЕКТ ПАМЯТИ ФОРМЫ В ЗЖС-ЛЕНТАХ НИКЕЛИДА ТИТАНА

Для получения КЭПФ проводили старение прямых участков лент. ЗЖС-сплавов Ti-Hi с концентрацией Iii от SO.5 до 52.5%, не обладающих "самоинициируемым." ЭЦФ. Старение в стесненном состоянии проводилось в

цилиндрических оправках диаметром 5 мм, чему соответствует деформация 0.8%. Наиболее полный круговой эффект памяти формы получен в лентах сплава Ti-5 2.5 i Ni, изогнутых при старении в сторону контактной поверхности, отожженных при 450 °С в течение 2 часов.

Методом рентгеновского фазового анализа установлено, что при старении быстрозакаленной ленты лроисхо-

лит распад пересыщенного твердого раствора с образованием, частиц, идентифицированных как Ti.11Ni.14. Известно, что на ранних стадиях распада в сплавах Тх-Ы1, близких ' к эквиатомному составу, выделения когерентно сопряжены с матрицей и преимущественно растут в направлении <110> матрицы В2. По всей видимости, в образцах, состаренных в прямом состоянии,

интенсивность распада в слоях у контактной и свободной поверхностей одинакова, и частицы располагаются хаотично в объеме образца, что подтверждается возросшим по сравнению с исходным (ЗЖС) состоянием уровнем микродеформаций. Возникновение чисто блочного уширения рентгеновских линий -в случае старения в заневоленном состоянии связано, по всей видимости, с преимущественным ростом частиц второй фазы вдоль каких-то определенных направлений совокупности <110> В2-фазы, что приводит к возникновению ориентированных полей

внутренних напряжений между матрицей и второй фазой. Как указывалось выше, в образцах заневоленных в прямом состоянии количество. и дисперсность второй фазы недостаточны для возможности ее наблюдения

рентгеновскими методами. То же можно сказать и о второй фазе в слоях у контактной поверхности состаренного в заневоленном состоянии образца. Появление линий фазы Т1цЫ114 на дифрактограммах, полученных от свободной поверхности этого образца, свидетельствует о большей доле второй фазы, выделившейся в этой области, что, видимо, связано с более интенсивными процессами распада, прошедшими в слоях у свободной поверхности. Фаза Т1цМ1.14 имеет несколько меньшую атомную плотность (75.6 ат/нм~3), чем В2-фаза (76,2 ат/нм~3), что приводит к большему ее выделению в .растянутой при старении области образца . (в данном случае, растянуты слои у свободной поверхности). Как уже было показано в работе. | (см. раздел о "самоинициируемом" ЭПФ), наличие второй, фазы (и ее количество) должно приводить к изменению' температур и последовательности фазовых превращений в слоях у противоположных поверхностей сплава. И действительно, в слоях у свободной поверхно.сти точки Мэ

-------и М1" ниже,------чем — в слоях у контактной поверхности и

фазовое превращение идет с образованием Л-фазы.

Формоизменение образца при охлаждении практически полностью происходит в пределах температурного интервала от 20 до - 40 °С, соответствующего

превращению В2 •> Я в слоях у свободной поверхности ленты. Поскольку указанное превращение происходит с уменьшением удельного объема, образец изгибается в сторону свободной поверхности, проходя через прямое состоянии. П^и ' да.тт,:;-?1"!'"' г.тп»*Пянии

протекание превраще-ний В2-Ж и В2->В19' ьч нривоцш' к изменению формы лен-ты, поскольку превращения В2-Ж и В2->В19' идут с разными знаками объемных эффектов и компенсируют одно другое.

В цикле нагрева температурный интервал формоизменения ленты гораздо шире. Первоначальное разгибание ленты (от -196 °С до -20 ' вС) связано с протеканием превращения В19'»> В2 в слоях у контактной поверхности. Указанное превращение идет с уменьшением удельного объема. Выпрямление ленты вызвано превращением В!«'-"» В2 в слоях у контактной поверхности и Я->В2 в слоях у свободной поверхности ленты (превращение Я-=>В2 идет с увеличением объема). Дальнейшее уменьшение

радиуса кривизны ленты (от -20 °С до 20 °С) определяется превращением Я<*>В2 в слоях у свободной поверхности ленты.

Таким образом в образце, состаренном в эаневолен-ном состоянии, фазовые переходи яри т"»рмочиклировании ч<? нт происходят: на свободной поверхности (растяну-• той в процессе заневоленного отжига) - по схемам

В2С-Ж и В2<->В19', на контактной поверхности - по схеме В2«;«>В19' .

Р отличие от состаренного в заневоленном состоянии образца, при старении ленты сплава в свободном состоянии (далее "прямой образец") превращения происходят по одинаковой схеме Ь2<;«;>В19' в одних и тех же . температурных интервалах, границы которых совпадают с приведенными ' на температурной зависимости

электросопротивления, как на контактной, так и на

свободной поверхности ленты. Прямой образец после старения не изменяет свою форму при термоциклировании.

Уширение рентгеновских отражений В2-фазы после отжига ленты в заневоленном состоянии может быть объяснено в рамках модели областей когерентного рассеяния (ОКР), в то время как после отжига в свободном состоянии уширение описывается суммарной моделью ОКР и микродеформаций. Такое различие объясняется переходом от хаотического роста частиц вдоль направле-

ний <110> В2-фазы к преимущественному росту вдоль направлений того же типа, благоприятно ориентированных относительно действующих напряжений при отжиге в заневоленном состоянии. Возникающие при этом ориентированные деформационные поля вокруг когерентных частиц способствуют образованию К-фазы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В стареющих сплавах Т1-Н1 (содержащих 50.5 -52.5 % N1), полученных методом закалки из жидкого состояния (ЗЖС), процессы распада существенно

• ускоряются по сравнению со сплавами тех же составов, полученными традиционными способами, что,

предположительно, связано с высокой плотностью неравновесных вакансий, возникающих в результате ЗЖС.

2. В лентах стареющих сплавов И-Ш., полученных спиннингованием со скоростями охлаждения 105~ 106 °С/с концентрация никеля в твердом растворе у прилегавшей к барабану контактной поверхности меньше, чем у свободной, Е отличие от ЗЖС-сплава эквиатомного состава. Это связано с разной интенсивностью прохождения процессов распада пересыщенного твердого раствора по толщине ленты при остывании ее после кристаллизации.

3. Распад пересыщенного твердого раствора на основе В2 в ЗЖС-сплавах, так же, как в сплавах подобных составов,полученных традиционным металлургическим

переделом приводит к образованию метастабилыгой ромбоэдрической фазы

4.Частично когерентные матрице В2 частицы второй фазы создают поля упругих искажений, различающиеся по величине на противоположных поверхностях ленты в соответствии с количеством образовавшихся в приповерхностных областях ленты частиц.

С. _ ?1»»»пиннв дефекты и поля упругих напряжений

ноКРУГ ЧОСТМ!! пТорОЙ ¿йЗиГ, »"И'лшщйли,, -""папр.

инициируют прохождение при термоциклироь^ц::: превращения В2 -> Я. Температурные интервалы и последовательность фазовых превращений не изменяются с увеличением числа термических циклов в отличие от сплаиов Тх-ЬЯ, полученных традиционными методами.

в. Мартенситные превращения в ЭЖС-сплавах, проходят по следующим схемам: при охлаждении - В2 «*> Я => В19', при нагреве - В19'=> В2, Температурные йнтервалы превращении в слоях у контактной и свободной поверхностей ленты различаются, что приводит к возникновению "самоинициируемого* эффекта памяти формы (произвольного изменения радиуса кривизны дугообразного отрезка ленты при термоциклировании без предварительных внешних воздействий) . Наблюдаемая разница, по всей видимости, связана с неодинаковыми концентрацией никеля в твердом растворе и уровнем микродеформаций на противоположных поверхностях ленты.

п. На прямых участках лент ?*С-сплавов стареющих составов после отжига в заневоленном состоянии с деформацией 0.8% получен круговой эффект памяти формы. Оптимальным режимом термообработки для получения максимального эффекта является отжиг при температуре <1^0 °С в течение 2 часов.

Установлено, что причинами _ возникновения кругового ЭПФ являются разные температуры и

последовательность мартенситных превращений, происходящих у контактной и свободной поверхностей ленты. В отличие От *самоинициируемого" ' ЭПФ, при проявлении кругового эффекта памяти формы мартенситные превраще-

ния н а противоположных поверхностях ленты протекают ' по следующим.схемам: со стороны свободной поверх-норти (растянутой в эаневоленном состоянии) фазовый переход происходит по схеме В2<»> Я <-> В19', а со стороны контактной - В2 ->В19'. Протекание в слоях у свободной поверхности превращения В2 <-> R связано с большим уровнем микродеформаций от частиц второй фазы, выделяющихся при старении.

Основные результаты работы содержатся в публикациях«

1 . Дзагоева И.Ю., Никотинев A.B., Новиков А.И. "Саыоинициируемый" _ эффект памяти формы в ..ленте

никелида титана, полученной закалкой из жидкого состояния" , тезисы доклада на II семинаре России и стран СНГ в Обнинске, 1993.

2. Дзагоева И.Ю., Никотинев A.B., Новиков A.B. "Круговой эффект памяти формы в лентах никелида титана, полученных закалкой из жидкого состояния ", тезисы доклада на II международной школе-семинаре в

Барнауле, 1994.

3. Дзагоева И.В., Никотинев A.B., Новиков Л.И. "Самоинициируемый эффект памяти формы в

быстрозакаленных лентах никелида титана// Известия , Вузов. Черная металлургия.- 1995.- N1.- с. 44-47.

Московский Государственный институт стали и сплавов

Заказ _Объем 1п.А Тираж 100 ^.

Типография ЭОЗ МИСиС, ул. Орджоникидзе 8/9.