2018-01-21
1414
Этот эффект можно проиллюстрировать следующим образом. Образец из сплава с ЭПФ при температуре выше 
(в аустенитном состоянии) нагружается силой Р (рис. 25.4) и затем охлаждается. В интервале температур 
наблюдается интенсивное накопление деформации e пп в результате прямой мартенситной реакции. После снятия нагрузки деформация e пп сохраняется. При последующем нагревании деформированного образца в интервале температур 
деформация e пп устраняется, что является демонстрацией ЭПФ.
Существует линейная зависимость между e пп и приложенными напряжениями до определенных значений, выше которых наблюдаются отклонения различного характера.
Рис. 3. Схема диаграммы деформирования (а) и зависимость фазового предела текучести 
от температуры испытания (б) материала с ЭПФ
Рис. 4. Накопление деформации под нагрузкой при охлаждении (сплошная линия) и устранение ее
при нагреве без нагрузки (пунктирные линии)
Эффект памяти формы
Феноменологию ЭПФ можно проиллюстрировать следующим образом. Образец деформируют (например, растяжением) при температуре ниже М д (рис. 25.5, а). При достижении напряжения 
образец деформируется пластически (участок АВ), и эту деформацию называют фазовой (e ф), так как она вызвана фазовыми превращениями «аустенит—мартенсит», или «мартенсит—мартенсит», или их комбинациями. В некоторых случаях фазовая пластическая деформация может протекать в несколько стадий, что определяется многостадийностью фазовых превращений (например, в Cu—Al—Ni).
Рис. 5. Схема реализации ЭПФ (а) и зависимость степени восстановления формы от
предварительной деформации (б)
После разгрузки (участок ВС) фазовая деформация (e ф) сохраняется в образце. При нагреве образца в результате протекания обратного мартенситного превращения в интервале температур (А н— А к) фазовая деформация восстанавливается (участок СД). Это, собственно, и есть эффект памяти формы.
В случае, когда восстановленная деформация e вос < e ф, в образце сохраняется некоторая остаточная деформация e ост, накапливаемая в результате инициализации необратимых каналов пластичности, например, дислокационных.
Зависимость степени восстановления деформации h, определяемая как h = (e вос/ e ф) , представлена на рис. 25.5, б. Максимальная фазовая деформация 
, которая восстанавливается полностью(h = 1) при реализации ЭПФ, зависит от материала, его термомеханической обработки и условий деформирования (например, для сплавов на основе TiNi 
= 6–12 %, для сплавов Cu—Al—Mn = 4–10 %).
Наиболее эффективным способом деформирования является деформирование в режиме эффекта пластичности превращения, когда наиболее полно реализуются деформационные возможности фазовых превращений. Однако технологически такой способ трудно осуществим. Реально на практике используется схема активного деформирования при температуре, близкой к М н, при которой деформирующие нагрузки минимальны (рис. 25.3, б).
Из большого числа сплавов с ЭПФ наиболее перспективными для практического применения являются сплавы Ti – Niэквиатомного состава (примерно 50: 50 % (ат.)), обычно называемые никелидом титана или нитинолом. Реже используют более дешевые сплавы на основе меди Сu – А1 – Ni и Сu – Al – Zn.
Характеристические температуры превращений ряда двойных сплавов Ti – Ni с ЭПФ разного состава приведены в таблице 10.1 и на рисунке 10.2.
Рисунок 10.2 – Зависимость температур прямого и обратного мартенситного превращений от состава сплава Ti – Ni
Из таблицы 10.1 следует, что даже малые отклонения состава сплавов Ti – Ni от стехиометрического приводят к значительному изменению характеристических температур, как по величине, так и по знаку.
Таким образом, варьируя соотношение титана и никеля, можно существенно менять температуры фазовых переходов и влиять на ширину гистерезиса фазовой диаграммы. В разных сплавах с ЭПФ интервал температур фазовых переходов может находиться в пределах от 4,2 до 1300 К.
Температуры мартенситных превращений зависят от состава сплава. Легирование никелида титана железом, марганцем, хромом, ванадием, кобальтом приводит к снижению Мн и Мк вплоть до –196оС, а введение Zr, Та, Nb – к их повышению (до +100°С). Медь и кремний в довольно широком интервале составов слабо влияют на температуры превращений.
|
