Термоупругое мартенситное превращение

ТЕРМОУПРУГОЕ МАРТЕНСИТНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ [c.14]

Как показано выше, для возникновения термоупругого мартенситного превращения необходимо, чтобы поверхностная энергия и энергия пластической деформации были настолько малы, что ими Можно было бы пренебречь. Это условие выполняется, если изменение структуры при превращении незначительно и, следовательно, объемные изменения невелики, а степень когерентности исходной и мартенситной фаз на поверхности раздела весьма велика. Указанное условие, как правило, выполняется, если в исходной и мартенситной фазах возникает упорядоченная структура. [c.16]

В табл. 1.1 приведен состав сплавов, в которых происходит термоупругое мартенситное превращение и наблюдается эффект памяти фор>-мы. Здесь же указаны температура М , температурный гистерезис превращения, изменение кристаллической структуры, наличие или отсутствие упорядоченной структуры, объемные изменения. За некоторым исключением, указанные выше условия выполняются почти для всех сплавов. Сплавь , составляющие исключение, имеют неупорядоченную структуру, однако соответствие решеток при превращении у них, как показано ниже, такое же, как и в упорядоченных структурах. [c.16]

Рис. 1.6. Два типа кривых электросопротивление — температура при термоупругом мартенситном превращении

При термоупругом мартенситном превращении имеется еще одна равновесная температура То- До начала превращения только изменение химической свободной энергии определяет изменение энергии системы, поэтому при Т = То выполняется соотношение [c.19]

Превращение, при котором выполняется это соотношение, называют термоупругим мартенситным превращением второго рода. На рис. 1.6,а приведена схема, характеризующаяся соотношением [c.19]

При увеличении концентрации алюминия в двухкомпонентной системе Си — А1 даже при закалке с очень высокой скоростью охлаждения невозможно предотвратить выделение 72-фазы, термоупругое мартенситное превращение не возникает. В связи с этим можно считать, что добавка N1 подставляет диффузию Си и А1 и стабилизирует /3-фазу. Действительно, если сравнить разрезы диаграммы состояния трехкомпонентной системы Си - А1 — N1 с разным содержанием N1, то можно [c.101]

Трехкомпонентные сплавы на основе Си — Zn являются сравнительно пластичными, интеркристаллитное разрушение в них затруднено, поэтому в настоящее время только они из группы медных сплавов и находят практическое применение. В общем в качестве сплавов с эффектом памяти формы применяются трехкомпонентные сплавы с добавками А1, Се, 51, 5п, Ве. Одной из причин этого является то, что в области составов /3-фазы, в которой в двухкомпонентных сплавах Си — Zп (рис. 2.46) происходит термоупругое мартенситное превращение, Т превращения понижается до слишком низкой, поэтому необходимо регулировать Г превращения путем добавки третьего элемента. На рис. 2.47 по- [c.102]

Без учета упорядочения можно отметить, что и сплавы на основе Си, и сплавы Т1 — N1 имеют о.ц.к. решетку и характеризуются одинаковым термоупругим мартенситным превращением. Однако упругая анизотропия сплавов Т) — N1 чрезвычайно низка Л =2) [71] по сравнению со сплавами на основе Си. Кроме того, кристаллиты сплавов Си — А1 — N1 имеют размер порядка миллиметра, а зерна сплавов Т1 — N1 на два порядка меньше — несколько десятков микрометров. Таким образом, сплавы Т — N1 имеют такие свойства, которые затрудняют возникновение концентрации напряжений на границах зерен в упругой области. Это можно считать одной из причин очень высокой пластичности сплавов Т - N1. [c.129]

Эти факты бесспорно исключают классическую стохастичность мартенситного превращения. Действительно, при их абсолютизации термоупругое мартенситное превращение выступает как однозначно детерминированный, чисто динамический процесс, для которого в конфигурационном пространстве существует единственный путь. [c.177]

Под эффектом памяти формы в широком смысле понимают ряд эффектов, связанных с явлением обратимости больших неупругих деформаций. Это явление наблюдается у сплавов с необычными структурными перестройками материала — термоупругими мартенситными превращениями и упругим двойникованием. [c.149]

Термоупругое мартенситное превращение сопровождается изменением объема, которое носит обратный характер, обеспечивая память . В сплавах с эффектом памяти формы при охлаждении происходит рост термоупругих кристаллов мартенсита, а при нагреве их уменьшение или исчезновение. [c.301]

Термоупругий механизм превращения. Мартенсит образуется во время прямого мартенситного превращения из аустенита [c.292]

Рис. 1.4. Температурный гистерезис превращения при атермическом (Ре — N1) и термоупругом (Аи — Сс1) мартенситном превращении ( 3 ]

Перечисленные выше требования к структуре сплавов для обеспечения полной кристаллографической обратимости мартенситного превращения легче всего выполняются в случае сплавов с термоупругим мартенситом [399, 400]. [c.250]

Механизмом, определяющим свойства памяти формы , является кристаллографическое обратимое термоупругое мартенситное превращение — эффект Курдюгиова. Термоупругое мартенситное превращение сопровождается изменением объема, которое носит обратный характер, обеспечивая память . В сплавах с эффектом памяти формы при охлаждении происходит рост термоупругих кристаллов мартенсита, а при нагреве — их уменьшение или исчезновение. Эффект памяти формы наиболее хорошо проявляется, когда мартенситное превращение происходит при низких температурй х и в узком интервале температур, иногда порядка нескольких градусов. [c.375]

В 50-х годах стали появляться сообщения о сплавах, испытывающих обратимые макроскопические изменения формы. На основе сплава Аи—Сб был даже сконструирован простой двигатель, преобразующий тепловую энергию в механическую, который демонстрировался в 1954 г. на Всемирной выставке в Брюсселе. В начале 60-х годов эффект памяти формы, основанный на термоупругом мартенситном превращении, был обнаружен в сплавах Т1—N1 и Си—А1. Доступность этих материалов и сильно выраженный эффект памяти формы позволили перенести проблему в область практического материаловедения. Сейчас можно с уверенностью говорить о том, что разработка и практическое использование сплавов, обладающих свойством запоминания формы, является важной самостоятельной областью современной науки, способствующей ускорению научно-технического прюгрюсса в таких отраслях народного хозяйства, как прмборостроение, космическая технология, медицина и многие другие. [c.6]

В гл. 1 детально рассмотрены физические принципы явления, кристалл огеометрия, термодинамика и морфология термоупругого мартенситного превращения. Большое внимание уделено псевдоупругости и сверхэластичности сплавов, где реализуется термоупругое мартенситное превращение. В гл. 2 детально прюанализирюваны физико-механические [c.6]

Таким образом, независимо от того, происходит ли превращение по атермическому или изотермическому типу, отдельные кристаллы мартенсита образуются и растут с очень большой скоростью. Даже при понижении температуры или с течением времени скорость роста кристаллов мартенсита не увеличивается. Механизм превращения, характеризующийся такими особенностями, называют нс рмоупругим. При термоупругом превращении первоначально образовавшиеся отдельные кристаллы мартенсита растут при понижении температуры со скоростью, соответствующей скорости охлаждения. При этом скорость роста может оказаться столь малой, что превращение можно наблюдать даже невооруженным глазом. При нагреве происходит обратный процесс уменьшение кристаллов. Указанное термоупругое мартенситное превращение играет основную роль в проявлении эффекта памяти формы. [c.14]

Однако при термоупругом мартенситном превращении однажды образовавшиеся кристаллы мартенсита растут или уменьшаются при изменении температуры, поэтому их термодинамическое поведение довольно значительно с тличеется от термодинамического поведения кри- [c.16]

В этом случае превращение называют термоупругим мартенситным превращением первого рода Мартенсйтное превращение в сплавах [c.19]

Как указано в разд. 1.2, во многих сплавах, испытывающих термоупругое мартенситное превращение, образуется упорядоченная структура. Как правило, эти сплавы имеют о.ц.к. решетку. Сплавы, в которых термоупругое мартенситное превращение происходит без образования упорядоченной структуры (1п—Т1, Ре—Рс), Мп-Си), характеризуются тем, что исходная фаза этих сплавов имеет г.ц.к. решетку. Исходная фаза сплава с упорядоченной структурой РезР также имеет г.ц.к. решетку. Тем не менее за исключением указанных четырех сплавов все сплавы с эффектом памяти формы, в которых происходит термоупругое мартенситное превращение, являются сплавами с упорядоченной структурой на основе о.ц.к. решетки. Эти сплавы называют сплавами с /3-фазой. [c.20]

Изменение формы при термоупругом мартенситном превращении в сплавах с эффектом памяти формы характеризуется чр)езвь1чайно малым изменением объема (см. табл. 1.1), поэтому указанное изменение близко к деформации путем чистого сдвига. В результате в окружающей исходной фазе не происходит пластическая деформация, что и обусловливает термоупругое поведение сплавов. В отличие от этого при мартенситном превращении в сплавах на основе железа объемные изменения очень велики (около 4 %). Это вызывает пластическую деформацию в окружающей исходной фазе, поэтому превращение является нетермоупругим. [c.27]

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]

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]

Первое условие связано с особенностями термоупругого мартенситного превращения. Эффект памяти формы наблюдается в полной форме только в тех сплавах, в которых, как показано в табл. 1.1, мартенситное превращение имеет термоупругий характер. Из данных, приведенных в этой таблице, следует, что если ограничиться сплавами, в которых происходит превращение г.ц.к. — г.ц.т., то можно отметить, что эти сплавы имеют упорядоченную решетку. Таким образом, тфмоупругое [c.32]

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]

Лежащее в основе ЭПФ и сверхупругости обратимое термоупругое мартенситное превращение было открыто в 1949 г. Г. В. Курдюмо-вым и Л. Г. Хандросом на сплавах u-Al-Ni и u-Sn. Они обнаружили, что кристаллы образующегося мартенсита при остановке охлаждения могут прекращать рост, а при последующем нагреве уменьшаются в размерах. При этом последовательность исчезновения кристаллов мартенсита при нагреве и обратном превращении мартенсита в высокотемпературную фазу (аустенит) повторяет последовательность их возникновения в обратном порядке. [c.372]

В основе ЭПФ большинства сплавов лежат так называемые термоупругие мартенситные превращения (ТУМП). Теория мартенситных превращений основывается на фундаментальных представлениях о закономерном характере перестройки кристаллической решетки и когерентности сосуществующих фаз аустенита (А) и мартенсита (М), сформулированных Г.В. Курдюмовым (высокотемпературную фазу принято называть аустени-том, а низкотемпературную — мартенситом). [c.837]

Никелид титана кристаллизуется в ОЦК-ре-шетку типа s l (В2). При охлаждении в интервале температур М -М испытывает термоупругое мартенситное превращение с образованием мартенсита — фазы низкой симметрии, которая близка к орторомбической В19 с моноклинным искажением. Основные физико-механические свойства TiNi приведены ниже. [c.842]

Термомартенсит 838 Термомеханические соединения 845 Термомеханический крепеж 846 Термомеханический привод 846 Термоупругое мартенситное превращение 837 [c.1080]

Другой эффективный путь — с )здание сдвигонеустойчивого материала с высокой демпфирующей способностью, например, металлов и сплавов с термоупругим мартенситным превращением, сталей с высоким содержанием азота (в твердом растворе), сплавов металлов VI группы с рением. Неустойчивость решетки на сдвиг в определенных кристаллографических направлениях позволяет эффективно релаксировать любые концентраторы напряжений, поэтому можно получить большую -прочность материала в сочетании с его высокой пластичностью. [c.95]

В первых работах [144, 145] по исследованию термоупругих мартенситных превращений и позже [146-150] особое внимание привлекли экспериментальные факты, которые свидетельствуют о проявлениях детерминированности процесса в сравнении с высокотемпературными полиморфными превращениями. Здесь можно вьщеЛить следующие положения [c.176]

Однако имеется уникальный интерметаллид N1X1, в котором наряду со структурой В2 существует энергетически близкая структура В19. Возможность их легкой структурной перестройки обусловливает термоупругие мартенситные превращения в №Т1 и очень высокую пластичность интерметаллида. Легирование железом [c.8]

Механизмом, определяющим свойства памяти формы , является кристаллографически обратимое термоупругое мартенситное превращение — эффект Кур-дюмова. [c.301]

Если сумма —Ф +Фа+Фо равна нулю, то происходит обратимое мартенситное превращение. В этом случае при охлаждении наблюдается медленный рост мартенситных кристаллов, а при последующем нагревании — их постепенное исчезновение. Такая же картина наблюдается при приложении и снятии нагрузки. Это явление получило название термоупругого равновесия криеталлическах фая. [c.239]

В. Н. Задпое, С. Л. Филлипычев. ПАМЯТЬ ФОРМЫ — свойство нек-рых твёрдых тел восстанавливать исходную форму после пластич. деформации при нагреве или в процессе разгружения. Восстановление формы, как правило, связано с мартенситным превращением или с обратимым двойникова-нием. В зависимости от величины деформации и вида материала восстановление формы может быть полным или частичным. Полное восстановление формы может происходить в сплавах с термоупругим мартенситом, таких, как Си — А1 — (Го, N1, Со, Мп), N1 — А1,Аи — Сй, Ag — Сс1, Т1 — N1, 1п — Т1, Си — гп А1, Си — 2п — 8п), и в ряде др. двойных, тройных и многокомпонентных систем. П. ф. в этих сплавах имеет место и в тех случаях, когда восстановлению формы противодействует внеш. нагрузка. Макс, величина обратимой пластич. деформации зависит от кристаллич. структуры исходной и мартенситной фаз и ограничена величиной деформации решётки при фазовом переходе или сдвигом при двойниковании. Так, при мартенситном превращении в сплавах Т( — N1 она составляет 9%. Когда возможности деформации по мартенситному механизму или за счёт обратимого передвойникования исчерпаны, дальнейшее формоизменение необратимо, т. к. оно происходит путём скольжения полных дислокаций. [c.526]

Эта модель наглядна и дает возможность представить сущность псевдоупругости и мартенситных превращений в целом, которая состоит в том, что при образовании мартенситной иглы под действием внешних напряжений скачкообразно увеличивается деформация металла пусть на небольшую, но конечную величину. Изменение формы металла при термоупругом превращении, как мы покажем далее, также происходит под действием напряжений, но несколько иного характера, связанного с изменением структурного состояния системы. [c.298]

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]

Примером материалов подобного типа являются сплавы с памятью формы (или сверхупругие сплавы). В них структурным элементом, служащим обратной связью, является термоупругий мартенсит. При деформации сплава подводимая энергия расходуется на мартенситное превращение, а при снятии нагружения ввиду обратимости превращения она диссипируется. Созданные сплавы с памятью формы составляют основу для получения на базе неравновесной термодинамики неуставаемых материалов, способных бесконечно долго работать в условиях циклических нагрузок. [c.542]

Накопление энергии упругой деформации при сдвиговом превращении может оказаться настолько большим, что превысит разницу термодинамических потенциалов фаз и рост мартенситного кристалла прекратится. С изменением температуры и давления изменяются и термодинамические потенциалы, что может привести к росту или сокращению мартенситного кристалла. Г. В. Курдюмов и Л. Г. Хандрос [1411 обнаружили термоупругий мартенсит, кристаллы которого увеличивались или уменьшались в размерах при изменении внешних условий. Напряжения, возникающие при росте мартенситного кристалла, могут стимулировать зарождение новых кристаллов, и, таким образом, мартенситные превращения могут быть автокаталитическими. Результатом автокаталитического характера превращения яв- ляется образование структуры с характерным зигзагообразным размещением пластин. [c.31]

Должна быть обеспечена термоупругость мартенситного превраще-1ИЯ при деформации СПФ. Для этого необходимо сочетание малой личины термодинамической движущей силы мартенситного превраще-1ИЯ (малый температурный гистерезис превращения) с предмартенсит-ibiM размягчением решетки аустенита (резким уменьшением модулей ттругости) и относительно небольшими сдвиговой и объемной деформациями превращения. Тем самым будет обеспечено отсутствие обыч-юй пластической деформации и сохранение когерентной связи реше-ок исходной и образующейся фаз и между соседними кристаллами мартенсита в ходе и по завершении превращения, наведенного напряжениями. [c.375]

При высокой температуре имеется область Р-фазы (с решеткой ОЦК). В равновесных условиях охлаждения Р-фаза претерпевает эвтектоидного превращения р (а + у). При закалке из Р-облас-ти эвтектоидное превращение не происходит, но сначала при температуре Р-фаза с неупорядоченной структурой превращается в pi-фазу с упорядоченной структурой типа DO3 (или РезА1), а затем при температуре образуется мартенсит-ная фаза PJ, наследуя упорядоченность исходной фазы. Именно термоупругие мартенситные реакции типа Pi Pi лежат в основе ЭПФ. Необходимо отметить, что в некоторых сплавах на медной основе могут иметь место и другие фазы, испытывающие ТУМП, что определяет более сложную картину структурных перестроек, которые проявляются в многостадийности их термомеханического поведения. Рассматриваемые сплавы обладают теми же эффектами памяти формы, что и никелид титана. [c.844]

В системах с мартенситным превращением второго класса также можно вьщелить внутреннюю петлю гистерезиса, но в отличие от рассмотренной прямоугольной она имеет линзообразный вид и отклонена от вертикали (см. рис. 49б). Принципиально важно, что внутренняя петля при мартенситном превращении второго класса вывернута наизнанку в сравнении с петлей мартенситного превращения первого класса если в первом случае A g < М[, то во втором >.AI,. В соответствии с этим при постепенном уменьшении интервала циклирования процесс приближается к обратимому (идеальная термоупругость), а мартенситная крив стягивается в точку (рис. 49 5). Это свидетельствует о том, что движение единичной межфазной границы не обнаруживает рассеяния энергии превращения. Данный вывод подтверждается малой величиной теплоты превращения в системах Си—Zn (g и 40 кал/моль) и Т1—40%Ni—10%Си на второй стадии мартенситного превращения, где реализуется переход В19 — В19" [152], Это и обуславливает узость полной петли гистерезиса для мартенситного превращения второго класса. Ее вытянутость связана, по-видимому, с неоднородностью исходной мартенситной структуры В19, в которой облегчено зарождение, но затруднен рост мартенситных кристаллов, [c.179]

При когерентном росте кристалла мартенсита накопление энергии упругой деформации решетки может привести к тому, что рост кристалла прекращается еще до разрыва когерентности. Тогда устанавливается термоупругое равновесие между мартенситом и матрицей. Это равновесие смещается в ту или иную сторону с изменением температуры при понижении температуры АРоб возрастает и кристалл растет, пока не установится новое равновесие (или не нарушится когерентность), а при повышении температуры АРоб уменьшается и кристалл будет сокращаться в размерах. Обнаружение термоупругих кристаллов мартенсита можно рассматривать как блестящее подтверждение правильности представлений о когерентности на границе мартенсита с исходной фазой и о ведущей роли соотношения АРоб и AFynp в термодинамике мартенситных превращений. [c.220]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...