ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы МЕХАНИЗМ ЭФФЕКТА ПАМЯТИ ФОРМЫ из "Сплавы с эффектом памяти формы " Как уже указано, мартенситное превращение в макроскопическом масштабе п исходит в результате псевдосдвиговой деформации кристаллов исходной фазы. Поэтому в обычных металлах и сплавах под воздействием напряжений превращение происходит по одному из двух равновозможных механизмов деформации — деформации скольжением или деформации двойникованием. Однако при мартенситном превращении возможно обратное превращение, что является особенностью, которой нет при деформации скольжением или двойникованием. Поэтому деформационное поведение сплавов, в которых происходит мартенситное превращение, существенно отличается от деформационного поведения обычных металлов и сплавов. [c.31] На рис. 1.18 показаны [10] кривые напряжение — деформация, полученные при растяжении при различных температурах монокристалли-ческих образцов сплава, % (по массе) Си — 34,72п — 3,08п, в котором происходит термоупругое мартенситное превращение. Характерным является то, что форма кривых напряжение — деформация значительно различается в зависимости от соотношения между характеристическими температурами превращения сплава (М , Mf,A f) и температурой испытаний Т. При А Т после упругой деформации исходной фазы происходит пластическая деформация, однако деформация почти полностью исчезает при снятии нагрузки. Эта нелинейная упругость, при которой происходит возврат кажущейся пластической деформации около 7 %, независимо от причин называется общим термином псевдоупругость. В данной книге этот вид псевдоупругости по причинам. [c.31] При Т даже при снятии нагрузки деформация, полученная образцом, полностью не устраняется. Однако остаточная деформация исчезает почти полностью при нагреве образца выше А Эта деформация, показанная на рис. 1.18 штриховой пинией, и характеризует эффект памяти формы. [c.32] Это явление впервые наблюдали в начале 50-х гг. на сплаве Аи—Сс1, затем на сплаве 1п—Т1, а в 1963 г. — на сплаве Т1—N1. Однако до 1970 г. считали, что рассматриваемое явление присуще только для указанных сплавов и является для них характерным. В 1970 г. аналогичное явление наблюдали на сплаве Си—А1—N1. Стало ясно, что это общее свойство сплавов, в которых происходит термоупругое мартенситное превращение. Большое число сплавов, в которых к настоящему времени наблюдался эффект памяти формы, приведено в табл. 1.1. Исследования явления прюдолжаются. [c.32] Некоторые из указанных сплавов применяются практически в качестве новых материалов с особыми свойствами, осуществляются настойчивые исследования и разработка способов применения сплавов. Это связано по различным причинам, главным образом, со сплавами с эффектом памяти формы на основе и на основе меди. Различные технические и научные проблемы, которые должны быть преодолены для практического внедрения сплавов с эффектом памяти формы, подрюбно рассмотрены в гл. 2. [c.32] Второе условие естественно, так как скольжение является необратимым процессом. Следовательно, если в кристаллах происходит скольжение, то даже при нагреве деформация не устраняется. Возникает вопрос, в результате какого механизма происходит деформация, которая может быть восстановлена Именно это нужно для объяснения эффекта памяти формы. Если температура испытаний 7 /И , то в образцах существует большее или меньшее количество исходной фазы. В таких образцах при приложении напряжений происходит мартенситное превращение в области исходной фазы, что оказывает влияние на изменение формы образца. [c.33] В последующих главах объектом рассмотрения являются сплавы, в полной степени проявляющие эффект запоминания формы (см. табл. 1.1). Среди них — типичные сплавы с /3-фазой (от Ад—Сс1 до N1—А1, исключая 1п—Т1). Сплавы Т1—N1 по существу находятся вне этой категории сплавов, однако превращение в этих сплавах имеет кристаллографические особенности, аналогичные кристаллографическим особенностям превращения в сплавах с /3-фазой, поэтому Т1—N1 обычно включают в эту же категорию сплавов. Для простоты мы рассматриваем моно-кристаллические образцы. Характерные особенности явления в поли-кристаллических образцах подробно описываются в следующей главе. [c.33] Если охладить монокристаллические образць , находящиеся в состоянии исходной фазы, ниже М , то, как уже описано, образуются кристаллы мартенсита разных вариантов, имеющие 24 кристаллографически эквивалентные плоскости габитуса. Эти варианты называют кристаллографическими разновидностями с характеристической плоскостью габитуса. [c.33] Мартенситное превращение с инвариантной решеткой в сплавах с /3-фазой, как указано, связано с дефектами упаковки или двойниковыми дефектами. В первом случае разновидности кристаллов мартенсита с характеристической плоскостью габитуса образуют монодоменные области мартенсита, решетка которого связана с решеткой исходной фазы ориентационным соотношением. Во втором случае каждый кристалл мартенсита с характеристической плоскостью габитуса состоит из двух мартенситных доменов с взаимно двойниковым соотношением ориентировок. Каждый домен имеет кристаллографически эквивалентное ориентационное соотношение решетки с решеткой исходной фазы. [c.33] Таким образом, механизмы деформации при мартенситном превращении ниже некоторой температуры различаются в зависимости от того, связана ли деформация с инвариантной решеткой с двойниковыми дефектами ипи с дефектами упаковки. Действительно, в сплавах Си—А1—N1 с 71-мартенситом типа 2Н внутренние дефекты явпяются двойниковыми дефектами. Известно, что деформация в этих сплавах развивается посредством двойникования. Однако в сплавах Си—2п—А1 с /32 Мартенситом типа 9/ внутренние дефекты явпяются дефектами упаковки. Известно, что деформация в этих сплавах развивается посредством перемещения поверхности раздела между кристаллами мартенсита. В настоящее время установлено, что и перемещение границы раздела между кристаллами мартенсита разных кристаллографических вариантов осуществляется двойникованием в этом мартенсите. [c.34] Следовательно, основным механизмом деформации сплавов с эффектом памяти формы, находящихся полностью в мартенситном состоянии, независимо от типа внутренних дефектов является деформация двойни-кованием. Деформация, которая может быть восстановлена в результате действия эффекта памяти формы, обусловлена взаимодействием между двойниковыми доменами. [c.34] Для доменов других групп или групп, иначе расположенных относительно направления растяжения, происходит более сложный процесс превращения. Однако и в этом случае процесс по существу можно объяснить с помощью деформации двойникованием в одной простой или более сложной системе двойникования. Процессы деформации мартенсита (за исключением /31-мартенсита) аналогичны. В табл. 1.3 указаны системы двойникования мартенсита типа 2Н и 3R. [c.36] Как описано ранее, под действием напряжений, приложенных к образцу, состоящему из кристаллов мартенсита 24 вариантов ориентировок с характеристической плоскостью габитуса, происходит поглощение одних двойниковых доменов другими, т.е. развивается деформация двойникованием. Образец деформируется до тех пор, пока не возникает двойниковый монодомен, соответствующий наибольшей степени деформации. Если в процессе деформирования приостановить нагружение, то, естественно, образец оказывается состоящим из большого числа двойниковых доменов. Если нагреть такой образец выше А , то в соответствии с ориентационным соотношением решеток каждого из таких двойниковых доменов и исходной фазы возникает исходная фаза с точно такой ориентировкой, какая была до деформации. В результате этого форма образца полностью восстанавливается до той, которая была перед деформацией. [c.36] Подобно тому, как из исходной фазы с определенной ориентировкой образуются кристаллы мартенсита 24-х вариантов, так и из мартенсита с одной ориентирювкой могло бы образоваться большое число кристаллов исходной фазы с разными ориентировками. Однако в сплавах с эффектом памяти формы, т.е. в тех сплавах, в которых происходит термоупругое мартенситное превращение, такое явление не наблюдается. [c.36] Выше уже указано, что кристаллографическая обратимость превращения является характерной особенностью термоупругого превращения, которое часто происходит в сплавах с упорядоченной решеткой (см. табл. 1. Особое внимание следует обратить на то, что мартенситное превращение в сплавах FeзPt в неупорядоченном состоянии является нетермоупругим превращением, как и в других сплавах на основе железа, а в состоянии с достаточной степенью порядка становится термоупругим. В связи с этим термоупругое превращение можно назвать характерной особенностью мартенситных превращений в сплавах с упорядоченной решеткой, благодаря образованию которой автоматически обеспечивается кристаллографическая обратимость. [c.37] На рис. 1.20 в качестве примера [12] схематично показаны кристаллографические соотношения при прямом и обратном превращениях исходной фазы типа В2 ( а) в -мартенсит типа А19. Кристаллическая структура А19 может быть обозначена как периодическая слоистая структура типа Н2. На рис. 1.20, а показана кристаллическая структура 72-мартенсита в базисной плоскости. Если не принимать во внимание упорядоченное расположение атомов, то можно отметить, что эта структура является структурой г.п.у. [c.37] Вернуться к основной статье