Свойства памяти формы марганцемедных композиций при сложных температурно-силовых воздействиях тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ!! ' Ш ИИЧЕХКН)! УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КАЮ ЛИЯ ЮРИЙ БОРИСОВИЧ

СВОЙСТВА ПАМЯТИ ФОРМЫ МАРГШЩЗДЩШХ КОМПОЗИЦИЯ ПРИ СЛОЖИМ ТЕМПЕРАТУРНСЬСМОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Специальность 01.02.04. - Механика деформируемого

твердого тела

Авто ре ф е р а т

диссертации яа соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 1991

Работа выполнена в Ухтинском индустриальной институте

Научный руководитель - доктор фиаико-иатеиатических наук, профессор Б.А.Лихачев

Официальные опвоненти - доктор технических неук, профессор Н.АЛусаннов

кандидат физико-математических наук С.П.Бедяеа

Ведущая организация - Санкт-Петербургский физико-технический институт им. А.ф. Иоффе АН СССР

Защита состоится 1992 г. в часов

на заседании специализированного совета Д 063.38.21 в Ленинградской государственном техническом университете по адресу: 195251, Санкт-Петврйург, ул. Политехническая, 29.

С диссертацией можно ознакомься в фундаментальной библиотеке университета

Автореферат.разослан

Ученый секретарь специализированного совета Д 063.38.21 кандидат фиавко-иатеиатических наук, доцент

А. А.Васильев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Уникальность свойств и возможностей материа-ов о эффектом памяти формы /ЭГ1Ф/ позволяет находить для них все олее широкое применение в технике и медицине. В частности, спла-ы этого класса используют как элементы исполнительных и силовых йханизмов. Разнообразное функциональное назначение таких элеме-гов обуславливает возникновение в них слохких напряженных сос-ояний. До недавнего времени большую часть исследовьний своКств атериалов с памятью формы проводили при простых нагружениях: ручении, растяжении, сжатии, изгибе. Лишь в последний годы публикован ряд работ, в которых выявлены особенности поведения ■казенных материалов при некоторых слокных режимах температур (горлового воздействия. Однако эти исследования выполнены в основам на никелиде титана и других сплавах с мартенситними реш<-1ияш первого рода. Поведение при слокных воздействиях ыатериа-юв с превращениями смешанного характера и реакциями второго >ода, например, марганцемедкых сплавов, остается пока неизучен-шм.

Цель работы состояла в выявлении закономерностей механичес-[ого поведения сплавов МиСи при сложных температурно-силовых зоздействиях. В.задачи работы входило:

■исследование свойств материвлов при термоцкклировании в усло-шях сложного напряженного состояния; •

- изучение влияния способов задания предварительной деформации <в траектории формовосстановлекия при нагревании;

- исследование эффектов мартенситноИ неупругости, инициированных формированием с ортогональным изломом траектории нагрукения;

- разработка в рамсах структурно-аналитической теории математи-1еских моделей, описывеюних реологические свойства материалов

; мартенситными реакциями второго рода при сложных воздействиях.

Научная новизна'. При термоциклировании в условиях сложного 1апряхенного состояния установлены зависимости сдвиговой и зеевой составляющих деформации, обусловленной ЭПФ, от величины нормального а касательного напряжений. Получены траектории сформирования в координатах 8*-£ / £ - соответственно сдвиговая и осевая деформации/. Установлены зависимости скоро-

сти термоцинлической ползучести по сдвиговой и осевой составляющим деформации от величины нормального и касательного напряжений.

Покязано, что характер (¡.ормовосстановления при нагревани» существенным образом зависит от способа задания предварительно деформации. Получены траектории восстановления деформаций при нагревании в координатах Установлено, что ортогональ-

ные изломы направления предварительной деформации способны вызывать кек возврат, так и накопление предварительно заданных "основных" деформаций в зависимости от способа получения после днкх.

Обнаружен механоциклический эффект памяти формы, заключающийся в том, что циклическое изменение осевой нагрузки при постоянном крутящем моменте приводит к проявлению свойств памяти £,ормы по сдвиговой деформации.

Предложены разработанные в рамках структурно-аналитическс теории пластичности математические модели, описывающие механическое поведение материалов с мартенситными превращениями второго рода при сложных температурно-силовых воздействиях.

Практическая ценность. Выявленные закономерности поведени марганцемедных сплавов в условиях сложного напряженного состояния при различных силовых и температурных воздействиях могут быть использованы при проектировании исполнительных механизмов одноразового и многоразового действия, создании самособирающих ся конструкций, неразъемных соединений и т.д.

Созданы программы для ЭВМ, позволяющие прогнозировать механическое поведение материалов с мартенситными реакциями второго рода.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научных семинарах лабораторий прочности материалов НИМ ЛГУ /Ленинград,1989,1990/, Всесоюзных семинарах "Актуальные проблемы прочности" /Боровичи,1988; 0куловка,1989, 1990; Рубежное,1990; Старая Русса,1991/.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 раб

Объем и струк7ура работы. Диссертация состоит из введения пяти глав, заключения и списка литературы, содержащего 122 наи

меноваяия. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста и вклсчает 65 рисунков и 3 таблици.

СОДЕРЖАНИЕ РАЬОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности проблещи, в нем сформулирована цель работы и основные результаты.

^ первой главе дан обзор работ, посвяаеняих исследованию физикскмеханических свойств материалов с паадтью 4ормы. Описано поведение материалов в процессе мартенсктпых переходов и рассмотрены эффекты памяти формы и пластичности превращения. Приведены данные о проявлении агента реверсивной памяти формы. Рассмотрено явление обратимой лаияти Форш, которое имеет ь'.осто при циклическое изменении температуры как под нагрузкой, так и в свободном от напряжений состоянии. Списано явление термоцак-лической ползучести, заключавшееся в накоплении необратимей деформации в сторону действующей нагрузки при гермоьиклиронании. Дан обзор работ по исследовании особенностей проявления свойств памяти фермы при сложном напряженной состоянии.

Более детально' изложены основные положения структурно-аналитической теории Б.А.Лихачева и В.Г.Л.алинина. Основанная на учете физических принципов формирования иеханичссклх свойств материала но микроуровне, она позволяет описывать деформационное поведение как обычных металлов и сплавов, так и материалов с памятью формы.

Во второй главе сформулированы задачу диссертационной работы. Приведены схема и общий вид и дано подробное описание установки, 'позволявшей как по отдельности, так и одновременно сообщать- образцу постоянное растягивающее или скниш%ее усилие до 5000 Н и крутят.? момент до 5 II-и. Опыты Сьли выполнены на ■ сплошных цилиндрических образцах из ■литых сплавов МпСи . Влияние термического расширения на величину осевой деформации позволяла исключить полученная.экспериментально дилатогракма сис- • темы образец-захваты. Точность измерения деформаций составляла 0,005%. Температуру изменяли со скорость» 10 К/мин.

Описана методика обработки результатов экспериментов.

В третьей главе излокены результаты экспериментов. Эффект памяти формы хорошо изучен при простых нагрукениях - кручении и

растяжении, когда возникают только касательные /С / или только иоркалыше /б / напряжения. Можно предполонить, что в условиях сложного напряженного состояния свойства памяти форми будут зависеть не только от величин» но и от соотношения нормальных г касательных напряхеиий. С целью изучения основных закономерностей физико-механического поведения марганцемедннх сплавов при термоциклировании в условиях сложного напряженного состояния Сила поставлена первая серия оннтов.

Образцы из сплава Мп. -Ъ7,Ь%Схл /по массе/ с данной и диаметром рабочей части соответственно 31 и 4 мм подвергали испытаниям при двух уровнях напряженного состряния, характеризуемых интенсивность® касательных напряжений 94 и 140 МПа, при отношениях 6"/5г=0}1;1,?а;3; оо . Опыты выполняли по следующей схеме. Б мартенситном ростояйии при Т=293К образец нагружали сначала крутящим моментом, затем растягивающей силой.. Далее под нагрузкой его нагревали И охлаадали в интервалах нартен-снтньх превращений до стабилизации деформационных характеристик термоцикла /10-20 циклов/.

Установлено, что интервалы картенситных превращений при разных напряденных состояниях практически совпадают; Температуры переходов не зависят, как ив случае кручения, от величины действусщих напряжений и Степени нацикловки.

При первом -нагреве, в зависимости от уровня действующих напряжений, наблюдали возврат ойевой и сдвиговой Составляющих деформации, либо накопление их в сторону нагрузки, т.е. пластичность обратного превращения, испытание в условиях растнке-ния при 6" =294 !>1Па выйвила аномалию в поведении материала в первом полуциклё нйгрёва, аналогичную наблюдавшейся ранее при больших напряжениях для кручения. Осевая деформация, обусловленная пластичностью обратного превращения, на порядок превысила деформацию пластичности Прямого.превращения и достигла 6/5. Б стабилизированном /установившемся/ рекиые при нагреве всегда наблюдали ЭПФ по обеим компонентам деформации.

Показано, что для установившегося цикла характерны достаточно оощие закономерности: увеличение нормального напряжения приводит к "подавление" сдвиговое составляющей деформации ЭПФ. а касательного - осевой.

Получены фазовые диаграммы, иллюстрирующие путь деформирования материала в координатах Вид траекторий у - £ существенно зависит от силового режима испытания и числа термоциклов. В установившемся реяиме при нагреве всегда те л место возврат деформаций, а при охлаждении - их накопление, причем кривея 5 -£ за цикл имела небольшой гистерезис и бнла существенно незамкнута.

После 10-20 циклов под нагрузкой материал разгружали при Т=293К<Мк и термоииклировали в тех же температурных интервалах в свободном от напряжений состоянии. При первом нагреве « материале проявлялся эффект. однократной памяти фарш, а последующие охлатления " нагревания приводили соответственно к накоплении деформаций в сторону действовавшей ранее нагрузки и их возврату, т.е. имела место обратимая память формы /ОПФ/ по осевой и сдвиговой деформациям, величина которой достигала 65% от эффекта однократной памяти формы. Установлено, что наибольшие значения интенсивности деформаций ОПФ соответствуют тем силовым режимам предварительного тренинга, при которых имел место максимум интенсивности деформагии, связанной с ЭПФ. Вследствие неэамкнутости термомеханического гистерезиса происходило накопление деформации в направлении, противоположном предшествовавшей нагрузке, т.е. происходил термоциклический возврат.

В следующей серии опытов исследованы особенности деформации ориентированного превращения /ДОП/ при сложном напряженном состоянии. Образцы из салака Ми. -16? Си. с диш/.етром и длиной рабочей частя 4 я 27 га нагружали крутящим моментом и растягивающей силой и подвергали терйоциклированип в интервалах температур мартенсигнкх превращений. В четвертом полуцикле охлаждения производили разгрузку приблизительно в середине интервала прямого преврн'цекия и завершали охлглпение в свободном от напряжении состоянии. Показано, что ЛОП одновременно реализуется по осевой и сдвиговой демаркациям. Установлено, что нормальное нппряжениеЧодаиляет" елвиговую компоненту ЛОП.

В результате незг.тенутост» гистерезисннх кривых при термо-сиклирорвнии под напрчу.енияк'и итеет место необратимое накопление деформаций в сторону рнешних нагрузок - термошжлическоя, ползучесть. Скорость теруог.иклическол ползучести, определяемая

как незамкнутость за цикл /или А£/, постепенно уменьшалась и стобилгзирояалясь по обеим компонентам деформации после 10-20 циклов. установившемся роки:<се увеличение нормальных и касательных напряжений приводит к возрастанию скорости ползучести соответственно для осевой и сдвиговой деформаций, что представляется вполне естественным. Кроме того, установлено "перекрестное" влияние напрякегий на скорости теркоциклической ползучести. При отом если сумественио увеличивается с ростом 0 , то зависимость Л£ от Т не столь, очевидна. Показано, что при постоянной интенсивности напряжений существуют оптимальные отношения в/Т , при которых интенсивность термоциклической ползучести минимальна.

В третьей серии опытов проведено исследование влияния сложных темгерптурно-силорнх режимов деформирования на эдфекты памяти формы при после;,уедем нагревании. Опиты осуществили на образцах из сгслапа Мп-1б/£Си при кручении, растяжении и сжатии, деформируя материал односторонним или знакопеременным нагружени-ем в мартеноитно» состоянии при комнаткой температуре. Характер деформирования оценивали при помо'ци коэффициента К = Гост/Гп.р /Гпр-интенсивность деформации после нагруженкя в прямом направлении, а Гост-остающееся после деформирования в противоположную сторону/. Нагру.чение осуществляли в двух режимах. При пропорциональном режиме пр1, С/б =0, со или нормальное и касательное напряжения в процессе деформирования изменяли синхронно, принимая значения параметра К -1,2/3,1/3 или 0. Ортогональный реяим осуществляли двумя способами: образец внечале закручивали, а . затем растягивали /кр,р/ или вначале растягивали, а затем закручивали /р,кр/ при К =(1,1),(.1,1/3),(1/3,1) и (1/3,1/3).

Установлено, что при пропорциональном нагрукении с уменьшением значения К происходит постепенный переход от обычного к реверсивному эффекту памяти формы. Последний всегда имеет место для сдвиговой компоненты деформации при К «=1/3 и 0. Для осевой деформации незначительный э;<;.ек'1' реверсивного возврата обнаружен только Пр/ 1/6 И к =1/3.

При ортогональном нагрукении /р,хр/ предварительное растяжение не влияет на характер восстановления деформации кручения, поэтому в режимах /р,кр/ при К = (1,1/3) или (1/3,1/3) наолюдали четко выраженный эффект реверсивного восстановления сдвиговой

деформации. Влияние кручения на закономерности восстановления осевой деформации также не обнаружена. Существенно иная картина имела место для ортогонального режима /нр,р/. Оказалось, что растяжение кок одностороннее, при К =(1/3,1), так и знакопеременное, при ¡<=(1/3,1/3), полностью уничтожают реверсивную память форш.

По кривым у-Т и £-Т построены траектории восстановления в пространстве "деформация кручения - де^.орь.глшя раст.чкения" которие существенном образом зависит от условий ¡¡адышл предварительно.! деформации. Траектория восстановления однозначно определяется при пропорциональном нагрухении параметрами К " Гост, а при ортогонально« изломе траектории нагрукеиия, кроце того, последовательностью приложения нвгрузок.

Задание предварительной остаточной деформации комбинированным способом /вначале охлаждением под нагрузкой, а затем изотермическим деформированием в противоположном направлении/ дает результаты, качественно сходные с полученными при изотерической деформировании, хотя траектории восстановления деформаций могут иметь несколько иной Вид.

При кручении исследовали закономерности реализации эффекта памяти форм, инициированного охлаждением под нагрузкой в два этапа, материалу в вустенитном состоянии сообщали напряжение и охлаедали до середины интервала прямого перехода. Затем заменяли Т^ на напряженна противоположного направления Тц и продолжали охлаждать, переиодя материал в шртекситяое состояние. При разных значениях отношения напряжения ^¿/^ нагревание про-деформированного материала приводило к реализации обычного реверсивному формоизменению или возврату деформации в направлении начального нагруг.снил. Таким образом, изменение траектории задания деформации /отношения ^<¿¡4^/ позволяет качественно менять характер дормовосстановления при последующей нагревании.

Показана возможность получения значительных неуьругих осевых деформаций при кручении или сдвиговых при осевом депортировании. Образцы из сплава -Мь-ШьСи изотермически депортировали при комнатной температуре с'ортогональным изломом траектории нагрукения - от кручения к растяшенио и наоборот. Уойноыеио, что предварительная деформация, заданная простим кручением, при последующем растяжении существенно 'уменьшается. Точно такАе

укеныаается при закручивании осевая деформация, заданная растя-кениеи. Если же деформирование на первой этапе осуществляли знакоперекешши нагружениеи, образец накапливал деформацию сдеи-га при растяжении и увеличивал длину при последующем кручении. Вахно отметить, что в образцах, закрученных знакопеременной нагрузкой, осевое деформирование могло приводить к реверсивному изменению сдвиговой деформации. Построены траектории деформирования в координатах

Обнаружен механошшлическай аффект памяти формы. • Образцы из сплава Ми-16^Си при комнатной теш.ер&туре нагругали крутя-вдн моментом, после чего подвергали одностороннему или знакопеременному осевому механоциклированню. При одностороннем ыехано-циклировании цикл состоял в статическом приложении и снятии осевой нагрузки. Знакопеременное ииклирование заключалось в чередовании односторонних циклов растяжения и сдатия.

Установлено, что при одностороннем ¡..еханоциклиропаиии материал ведет себя качественно так же, как при термоциклирова-нии в интервалах мартенситных превращений при постоянном крутящей кшенте /рис. 1а/.

Рис.1, оависимость сдвиговой деформации от нормального напряжения: а - в первом /1,2/ и четвертой /3,4/ циклах растяжения, в четвертом знакопеременном цикле /5,6/ и последующем цикле скатил П/ при С =100.«Па; б - в первом /5/ к третье»,; /9/ циклах скатай аосле снятия нагрузки.

При этом ногружение соответствует нагреву, а разгрузка -охлаждению. Через 3-4 никла формируется стабильная гистерезис-ная кривая зависимости сдвиговой деформации от нормального напряжения /кривые 3,4 на рис.1а/ , имеющая некоторую незамкнутость, При переходе к знакопеременному нагружению гистерезисные петли формируются в областях растяжения и слатия /кривые 5,6 на рис.1с/. Как растяжение, так и сиаТие вызывают возврат деформации, т.е. закручивание в направлении, противоположном приложенному крутящему моменту, а снятие нагрузки - ее накопление. Возврат деформации при знакопеременном механоииклкро'иании был в несколько раз больше, чем при одностороннем, и достигал 0^32%.

Незамкнутость гистерезисных кривых приводила к накоплению деформации сдвига с постепенно уменьшающейся скоростью, что мохет быть квалифицировано как механопиклическая ползучесть /кривая 1 на рис.2/.

После тренинга в присутствии крутящего момента и снятия последнего осуществляли механоцлклированиё в свободном состоянии. В первом цикле имел место значительный возврат сдвиговой деформации в направлении^ противоположном предшествовавшей нагрузке /кривая 8 на рис. 1бЛ и после 3-4 циклов формировались стабильные гистерезисные кривые с незначительной не замкнутостью /кривая 9 на рис. 1б/. Обратимое формоизменение при осевом деформировании в отсутствии крутящего момента достигало 0,62?. В процессе ме-ханоциклирования в свободном состоянии сдвиговая деформация уменьшалась от цикла к циклу. Имело место явление, которое мокло охарактеризовать как мехапоциклическиЯ возврат /кривая 2 на рис.2/.

Подводя итог, можно констатировать, что исследованный материал дсуонстрируот при мехпгюциклироронии весь спектр свойств, присущих ег/у при тер^оциклирогвиги в интервалах мартекситннх превращение.

Ц четвертой главе приведены физические модели и изложены расчетное схемы деформационного поведения материалов с ма|теи-

■

2,5

2,0 №

А

•4.5 1 V «г

г 0

Рисг2. Изменение сдвиговой де^арма-ции при мехпнопик-лиронании ло режимом, представленным на рис.1ч/1/ и , рис.16/2/.

ciiTHwwi прерракенияки второго рода, разработанные на основе структурно-аналитической теории В.А.Лихачева и Б.Г.Калинина. Представлены результаты расчетов, реализованных на ЭВМ, и показано хорошее их соответствие экспериментальным данным, получении в третьей главе.

Разработана схсма расчета циклической обратимой памяти формы, реализуемой при .теплосменах под постоянной нагрузкой в усло-егях сложного напряженного состояния. Исходили из предпосылки, что полная деформация складывается из деформации, обусловленной фазовыми превращениями, и термоактивируемой составляющей ползучести. Для учета взаимодействия депортирующихся участков крйс-.талла использовали метод эффективного поля введением ориентированных микронапряжений.

Для фазово" деформации в лабораторном базисе получено выражение ^

тГ 4=ф1>2ц-А^Ыбу-до], /v

где ф - параметр, учитывающий статистический разброс характеристических температур превращений /задается таблично в зависимости от интервала изменения температуры/; компонента дисторсив превращения; S;,-- символ Кронокера; константа материала; (эу и Ру - тензоры внешних и ориентированных напряжений. В рамках_принятой модели не удается получить аналитическое решение для деформации ползучести £q и последняя получается путем ориентадаонного усреднения микроползучести по локальным базисам. Для этого рассматриваемую область раяби-вели на М кикрообластей с различными локальными базисами /\{ =MLS , где число интервалов разбивки по угловым координатам Эйлера f,0,4V. аффективные напряжения в которых зависят от ориентация базисов по отношению к лабораторному следующим образом |

Ct-dpi^jCSf^-pp^), /г/

где сСкс- направляющие косинусы локального базиса в ^аборатор-iioi? системе отсчета. )ля численного интегрирования J^y удобно пользоваться локальным инвариантом, записанным в конечных приращениях

где A^U,,«,!!- константы: Т - температура; f¡¡t - приращение времени. Макродеформацвя ползучести в лабораторном базисе

4" S t í W. /v

Полная неупругая деформация

Для ориентированных микрояаиряженвй использовано соотношение

Ap^hobey-ipyít,

где 110 и Ч- константы.

Подбор значения констант проведен из соображений наилучшего совпадения расчетных и экспериментальных данных. Расче:гы показали, что имеет место хорошее соответствие между экспериментальными и теоретическими кривыми при кручения и при одновременном растяжении и кручении. Как и в опытах,отмечено уменьшение незамкнутости термо^еханического гистерезиса с увеличением числа циклов. Подтвердилось "перекрестное"влияние напряжений на деформации, обусловленные ЗПФ: нормальное напряжение "подавляет" сдвиговую, а касательное - осевуо компоненту деформации.

Деформация ориентированного превращения и обратимая пемять формы в свободном от напряжений состоянии, реализуемые после термоциклического тренинга под постоянной нагрузкой, описаны с общих позиций как следствие действия ориентированных кикронапря-жений. Известно, что сплавы MnCu в мартенситном состоянии декору, ируются почти исключительно за счет двойнккорания. Поэтому, наряду с фазовой деформацией и термояктивкруемой составляющей ползучести,здесь учитывали.такие деформацию механического двой-никования.

Проведенные вычисления для режима кручения покеяачч, что расчетные кривые хорошо описывают но качественном ypowie явление обратимо:! "памяти формы и свободном от напряжении состоянии и деформацию ориентированною превращения.

Предлокена копирнтрпшмрная и'олгль явлений ппуятл '1>}[:т. Идеи структурно-анялгтичег.ко;! теория нспользонапы для описания явлений пакятя форш в сплаянх, у которых концентрация состав-

ляшях элементов влияет на температуры мартеиситных переходов. 1'звостио, что в композициях МпСи увеличение концентрации марганца С приводит к заметному возрастанию температур превращений. Поэтому, кск и для материалов с переходами первого рода, можно ввести наряду с"обнчной" температурой Т "о4фективную" температур) где Со,Кт- константы.

Рассмотрено применение указанных посылок к описанию эффектов !}'ор|-0Еогстановления после изотермического задания предварительной деформации. Предполагали» что деформировр-ние материала в мартенситном состоянии происходит по каналам двойнккования и

В основу модели положены следующие представления:

- принят справедливым принцип гетерогенного зарождения и развития двойниковой деформации, в соответствии с которым предполагали, что при нягрукении материал деформируется неоднородно;

- считали, что г/екроскопически тело изотропно;

- предполагали, что деформируется не Еесь обЪект, а лишь его ■части, одинаковые при прямом и при обратном нагружениях.

На основе концентрационной модели внг.олнен расчет деформации , возникающих при сложном изотермическом деформировании материала, находящегося в мартенситном состоянии, и деформаций, восстанавливающихся,при обратном мартенситном превращении.Полученные расчетные кривые практически полностью совпадают с экспериментальными данными. Как и в эксперименте, В зависимости от значения параметра деформирования К и величины заданной деформации Гост при нагревании макет иметь место обычный ЭШ?, реверсивное формоизменение иле возврат деформации в направлении прямого нагруженил. Таким образом, предложенная концентрационная модель хорошо описывает эффекты памяти формы у материалов с ликвацией.

Ь пятой гласе проводится обсуждение полученных результатов. На основе анализа диаграмм деформация - температура, полученных при теркоииклировании под постоянной нагрузкой, сделан вывод о тоу, что кинетика протекания мартенситннх превращений не зависит от яида напряженного состояния. Это согласуется с представлениями о "дреГфоюй" природе фазовой депортации при реализации пластичности прямого превращения и представлениями о наследова-

1.5

чка дефектов кристаллической решетки лри мартенситшх переходах. Цана интерпрет5пия янленш)"паре;фестного" влиянии нормального и касательного налрчкений на величину соответственно одвтию.') и зсезой компонент возвращаемой деформации. Аномально высокие ьна-<ения де^ормызии в первом полуцикле нагрела при значительных гапрязениях трактуются как результат интенсивного развития дне-гохаяхоппнх каналов деф.оризш'м.

Данные о фор!,«восстановлении при нагреве после сложных гемпературно-силовнх воздействий ингерпретировьин на основе концепции гетерогенного зарождения и развития дефоркыпш. Использо -зани представления о ликвации и зависимости температур иартен-:итных переходов от процентного содерхания элементов. Ь ры.ках такого подхода моя'но объяснить наличие реверсивного восстановимая формы в сплавах МпСи не только после изотермического, на : в результате комбинированного деформирования, когда прямую ^формацию задают пластичностью превращения, а обратную - иэо-сермическим нагрухением.

дана трактовка явления уничтожения реверсивной памяти форьш з зняхоперсменно закрученном образце последующим растяжением. )бсуядается природа явлений, имеющих место при реализации памяти [ориы, инициированной знакопеременной пластичностью превращения.

Проанализированы результаты расчетов и установлена степень IX соответствия данным опытов.

В заключении сформулированы основные результаты работы

1, Разработала методика исследования физико-механических :войств материалов с эффектом памяти формы при сложных тенпера-:урно-силовых воздействиях.

2. При термоцкклировании под кагрузкой в условиях сложного тпряхеиного состояния:

а/ сдвиговая и осевая деформации синхронно накапливаются фи охлаждении и возвращаются при нагревании в температурных штервалах мартенситных превращений;

б/ в стабилизированном /установившемся/ цикле увеличение ¡ормального непряжения Приводит к "подавлению" сдвиговой, а ¡асательного - осевой деформации, обусловленной аффектом памяти юрмы;

в/ диаграммы в координатах у-£ свидетельствуют о неодина-:оноы темпе накопления и возврата различных компонент деформа-1ии в течении первых термоциклов;

г/ в установившемся рехиые увеличение нормального и касательного напряжений приводит к возрастанию скорости термоциклической ползучее« соответственно по осевой и сдвиговой деформациям; ползучесть ш сдвиговой компоненте деформации существенно увеличивается с ростом нормального напряжения;

д/ существуют оптимальные отношения £>/<Г , соответствующие минимуму скорости термоциклкческой ползучести;

е/ г.ри реализации обратимой памяти формы в свободном от яапрякений состоянии и да|оркьции ориентированного превращения •температурные зависимости для осевой и сдвиговой деформаций качественно одинаковы.

3. При слоаных температурио-силовых режимах задания предварительной деформации:

а/ траектории восстановления в пространстве "деформация кручения - деформация растяжения" , существенным образоы зависят от условий задания остаточной деформации;

б/ при Сообщении остаточной деформации изотермически траектория восстановления однозначно определяется при пропорциональном нагрукении параметром СГир и (оат- кнтенейь-, кости деформаций соответственно после нагружения в прямом нап-' равдекии п после деформировании в прйтивополо?ну» сторону), а при ортогональном изломе траектории нагруяйния /от кручения к растяжению и наоборот/, кроме того, последовательностью прило-ч еения нагрузок;

в/ при сообщении предварительной деформации знакопеременной пластичностью превращения /охлаждением в температурном интервале прямого перехода со сменой направления нагрузки в двухфазном состоянии/ изменение траектории задания деформации позволяет качественно менять характер формовосстановленил при последующем нагревании.

4. При изотермическом деформировании в мяртейситноы состоянии с ортогональным изломом траектории нагружения:

а/ показана возможность Получения значительных неупрщаи-осешх деформаций при кручении ил? сдвиговых при одноосной деформировании;

б/ установлено, что ортогональные деформации способны вы-зиъать как возврат, так и накопление "основных" деформаций в аасаси^остм от сюсоба получения последних.

5. В'процессе осевого мехвношклирования при постоянном крутящем моменте для сдвиговой деформации обнаружен весь спектр свойств, характерных для марганцемедиых сплавов при термоциклп-ровапии в температурных интервалах мяртенситных превращений.

6. Показано, что физико-механичесная модель, предлояенная в структурно-аналитической теории, описывает практически все выявленные в эксперименте свойства маргашемедных сплавов при учете деформаций Механического дво1шикования, фазовой, активно® пластичности и ползучести, а также ориентированных микронапряжений.

7. В рамках структурно-аналитической теории предложена Модель для описания явлений памяти формы, основанная на представлениях о ликваций п о зависимости температур мартенситных превращений от процентного содержания элементов. Ока позволяет описать формовосстанойление, в том числе и реверсивное, при нагревании после слоявых температурно-силовых режимов задания деформаций.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Андронов H.H., Какулия Ю.Б. Термоциклическая ползучесть сплава Си -62,5^ Ми В условиях одновременного растяжения И кручения / Областное правление НТО РХ им. A.C. Попова, Новгород, политехи, ин-т // Новая технология, физические процессы прочности и пластичности прецизионных материалов: Тез. докл.. к семинару "Актуальные проблемы прочности".-Новгород^1988.-С.80.

2. Андронов И.Н..Какулйя Г.Б., Рогачевская M.D. Циклическая память Формы и термоциклическая ползучесть сплава Си

в условиях одновременного растяяения й кручения / ЛГУ.-Л., 1988.-25с.-Бйблиогр.: 17 наяв.-Деп. в.ЕИШГГИ 22. iI.88,*622B-B8B.

3. Андронов И.Н., Какулия D.E., Лихачев В.А. ТермоиикличеСкая деформация сплава Си -62,МП в условиях сложного нагрухе-ния // Изв. вузов. Цветн. метаЛ.-1939-*1.-С. 80-92.

4. Андронов К. 11., Какулия С.Б. j Лихачев В.А. Эффект реверсивной памяти формы у сплава М*т.-16дСи прк кручении / Новгород, политехи, ин-т, БоровичскиЛ завод "Горизонт" // Материалы с новыми функциональными свойствами: Материалы семинара.-Новгород, Боровичи, 1990.-С. 13-а4.

5. Эффект реверсивной муяти tfopim у сплароп MnCu, инициируемый

oitioppeveimo кручением и растяжением /Андронов И.Н., Кяяулкя D.E., Лихачев Б.А., Власов В.II. // Там же.- С. 15-16.

6. üi'JcKT реверсивной памяти (уэрмы в сплаве Mh.-I6Eec.Ji Си в условиях сложного деформирования / Андронов И.Н., Какулия ß.J5. Лихачев U.A., Власов B.II. // Там же. - С.17-18.

7. /ндронов И.Н., Какулия D.E., Лихачев В. А. Эйект памяти с]орка п сплаве Mh~I6 вес.% Си при кручении и осевом де^.ормирова-кгп // Там же.-С.33-25.

С. Андропов I'.ll., Какуляя D.E., Лихачев В.А. Мартенситяая неупругость, инициируемая ортогональной деформацией // Там же.-С.41.

9. Расчет циклической обратимой памяти формк медно-маргаяцевых сплавов / Андронов И.Н., Какулия D.E., Лихачев В.А., Ча-цкн Н.В. // Гам же.-С.42-47.

10. Андронов VI.Н., Какулия Ю.В., Лихачев В.Л. Использование структурно-аналитической теории для описания изотермического деформирования материалов с двойниковым механизмом неупругости / Рубежанский филиал Днепропетровского химико-технологического ин-та // У.еханика прочности материалов с новики функциональными свойствами: ХХХУ Всесоюз. семинар "Актуальные проблемы прочности", 17-21 декабря 1990 г. - Рубежное, IS90. -С, 154-156.

11. Андронов И.Н., Кэдулия D.E., Лихачев В.А. Обратимая память формы как следствие действия ориентированных микронапрякений. Теория // Там же.-С. 157-15Э.

12. Андронов И.Н., Какулия U.E.» Лихачев В.А. Концентрационная модель явлений памяти $ормЫ / ЫГП "АЬЭКС-СПРИНТ", Новгород, политех, ин-т // Прогнозирование механического поведения материалов. Ч. 1: ХХУ Ьсесокз. сешнар "Актуальные проблемы прочности". 1-5 апреля 1991 г.- Новгород, 1991.-С.21-28.

10. Андронов И.И., Какулия К.Б., Лихачев В.А. Мартенситиая

неупругость сплава Mn.-16/S Сц при сложном нагружении //Тем же.-С.29-33.

14. Деформационные эффекты при ортогональном нагружено в сплавах с мартенситноя неупругостьо / Андронов Il.fi., Власов Б.П., Какулия ».В., Лихачев В.А. // Тем же.-С.61-64.

15. деформация ориентированного превращения при сложном напряженном состоянии / Андронов К.К.. Власов В.П., Какулия С.Б.,

Лихачев D.A. // Там же.-С.64-66.

6. Андронов H.H., Какулия С.Б., Лихачив Ь.А. Деформация ориентированного превращения как результат действия ориентированных микронапряхений // Там же.-С.бб-СЭ.

7. Эффект реверсивной памяти фяр:лы в сплаве Иги-16 вес.Оц , инициируемый знакопеременной пластичностью превращения / Андронов И.Н., Какулия ß.E., Лихачев В. А., lumccu Ь.А. // Tau ке.-С.70-72.

.8. Эффекта мартенситной неупругости при иеханоциклировонии (Механоциклический эффект памяти форь-.и) / Андронов И.Н., Власов В.П., Какулия Ю.Б., Лихачев В.А. // Тан же.-С.72-77.