Функциональные свойства никелида титана при термомеханических воздействиях, характерных для активных устройств
Диссертация
Материалы, обладающие эффектом памяти формы (ЭПФ) и сопутствующими ему уникальными свойствами, известны науке, можно считать, уже с 1948 г. С исследований Г. В. Курдюмова и Л. Г. Хандроса (в 1948 г.) начинается эра новых до тех пор еще неизвестных материалов с нехарактерными для металлов свойствами. Все началось с того, что ученые обнаружили обратимый рост кристаллов новой фазы при обратимом… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Обзор литературы
- 1. 1. Мартенситные превращения
- 1. 2. Функциональные и механические свойства сплавов с эффектом памяти формы
- 1. 3. Влияние высокоскоростного деформирования на свойства сплавов с эффектом памяти формы
- 1. 4. Влияние термоциклирования на поведение сплава ТТМ
- 1. 5. Эффекты памяти формы при незавершенных термомеханических циклах
- 1. 6. Основные уравнения, описывающие поведение материалов с эффектом памяти формы
- 1. 7. Применение сплавов Т1№ в активных элементах приводных устройств
- Глава 2. Постановка задачи и методики экспериментальных исследований
- 2. 1. Цель и задачи исследований
- 2. 2. Методики экспериментов
- 2. 2. 1. Исследование функционально-механических свойств после динамического воздействия
- 2. 2. 2. Термоциклические испытания под постоянной нагрузкой
- 2. 2. 3. Исследование функциональных свойств при незавершенных мартенситных превращениях
- 2. 2. 4. Исследование свойств сплава ТТМ в устройствах расчековки
- 3. 1. Механические свойства сплава ИМ
- 3. 2. Функциональные свойства сплава ТТ№
- 4. 1. Влияние термоциклирования под нагрузкой на поведение сплава Т1№
- 4. 2. Влияние неполных мартенситных превращений на поведение сплава ИМ
- 5. 1. Конический элемент
- 5. 2. Проволочный элемент
Список литературы
- Курдюмов Г. В. Бездиффузионные (мартенситные) превращения в сплавах. ЖТФ. 1948. Т.18, № 8. С.999−1025.
- Пат. 3 012 882 США Temperature responsive cadmium-silver-gold alloys / L. Muldawer, R. Feder- The United States of America as represented by the Secretary of the Army. № 4838- Заявлено 26.01.1960- Опубл. 12.12.1961.
- Wayman C.M., Harrison J.D. The origins of the shape memory effect // JOM. 1989. — V.41, № 9 — C.26−28.
- Buehler W.J., Wiley R.C. TiNi ductile intermetallic compound // Trans. ASM. — 1962. — V.55, № 2. — P.269−276.
- The alloy that remembers // Time. 1968. — V.92, № 11. — P.42.
- Лихачев B.A., Кузьмин С. Л., Каменцева З. П. Эффект памяти формы. Л.: Изд-во ЛГУ, 1987.-216с.
- Лихачёв В.А., Мастерова М. В. Высокотемпературная память в никелиде титана // Физика металлов и металловедение. 1983. Т.55, Вып. 4. -С.814−816.
- Фавстов Ю.К., Кушкин В. А., Ермаков В. М. Эффект памяти формы в сплавах на основе никелида титана, легированных гафнием. В кн.: Актуальные проблемы прочности. Пластичность материалов и конструкций: X семинар: тезисы докл. — Тарту, 198*5. — С. 124.
- Кузьмин С.Л., Лихачев В. А., Рыбин В. В., Соколов О. Г. Пластичность превращения и механическая память в железомарганцевых сталях при кручении / Л., 1975. 52 с. (Препринт / АН СССР. ФТИ им. А. Ф. Иоффе, № 489).
- Жебьшева Н.Ф., Чернов Д. Б. Характеристики термомеханического возврата никелида титана // Металловед, и терм: обработка мет. 1975. № 10. С. 10−13.
- Хачин В.Н., Гюнтер В. Э., Соловьев Л. А. Деформационные эффекты и энергия материалов с термоупругим мартенситным превращением // Физ. мет. и металловед. 1975. Т. 40, № 5. С. 1013−1019.
- Андреев А. В., Хусаинов М. А., Беляков В. Н. Методика исследования генерации и релаксации реактивных напряжений // Материалы с новыми функциональными свойствами. Новгород-Боровичи, 1990. С. 164−166.
- Беляков В. Н., Хусаинов М. А. Исследование реактивных напряжений при жестком противодействии и наличии свободного хода // Механика прочности материалов с новыми функциональными свойствами. Рубежное, 1990. С. 219−224.
- Захарова Н. Н., Кузьмин С. Л., Лихачев В. А., Патрикеев Ю. И., Королев М. Н. Исследование реактивных напряжений в композиции титан-никель-медь//Пробл. прочности. 1983. № 3. С. 84−88.
- Казаков В. Ю., Самойлов Н. С., Шипша В. Г., Лямин А. Е., Кравченко Ю. Д. К вопросу о генерации реактивных напряжений сплавами ТН-1К // Материалы с эффектом памяти формы и их применение. Новгород ~ Л., 1989. С. 43−45.
- Патрикеев Ю. И. Особенности генерации реактивных напряжений в сплавах на основе никелида титана // Пробл. прочности. 1990. № 3. С. 60−63.
- Шипша В. Г., Казаков В. Ю., Рябиков В. Е., Аленцин В. М., Баженов И. П. Закономерности генерации реактивных напряжений в сплаве CuAIMn // Функционально-механические свойства материалов и их компьютерное конструирование. Псков, 1993. С. 505−509.
- Каменцева З.П., Кузьмин C.JL, Лихачев В. А., Мастерова М. В. Исследование сверхупругости и эффектов памяти" формы в металлах и сплавах при кручении // Мартенситные превращения в металлах и сплавах. Киев, 1979. С. 150−154.
- Eisenwasser J.D., Brown L.C. Pseudoelasticity and the strain-memory effect in Cu-Zn-Sn alloys //Met. Trans. 1972. Vol. 3, № 6. P. 1359−1363.
- Guedou J.Y., Paliard M., Rieu J. Pseudoelasticity in ordered Fe-Al alloys // Scripta metall. 1976. Vol. 10,№ 7. P. 631−634.
- Наканиши H. Смягчение решетки и природа ЭЗФ // Эффект памяти формы в сплавах. М.: Металлургия, 1979. С. 128−156.
- Кузьмин С.Л., Лихачев В. А. Температурно-силовые критерии псевдоупругости // Физ. мет. и металловед. 1982. Т. 53, Вып. 5. С. 886−891.
- Sakamoto Н., Shimizu К. Pseudoelasticity in, а Au-47.5at.%Cd alloy single crystal // J. Phys. (Fr.). 1982. T. 43, № 12, Suppl.: ICOMAT-82. P. 623−628.
- Wasilewski R.J. The effects of applied stress on the martensitic transformation in Ti-Ni // Met. Trans. 1971. Vol. 2, № 11. P. 2973−2981.
- Wasilewski R.J. Martensitic transformation and fatigue strength in TiNi // Scripta metall. 1974. Vol. 5, № 3. P. 207−211.
- Арутюнян P.A., Кузьмин С. Л., Лихачев В. А. Циклическое упрочнение металлов, обладающих механической памятью // Мартенситные превращения. Киев, 1978. С. 215−219.
- Каменцева З.П., Кузьмин С. Л., Лихачев В. А. Исследование деформационного упрочнения никелида титана // Пробл. прочности. 1980. № 9. С. 87−91.
- Оуэн В. Эффекты запоминания формы и их применение // Эффект памяти формы в сплавах. М.: Металлургия, 1979. С. 254−273.
- Krislinan R.V., Brown L.C. Pseudoelastcity and the strain-memory effect in an Ag-45at.%Cd alloy // Metallurgical Transactions. 1973. Vol. 4, № 2. P.423−429.
- Pops H. Stress-induced pseudoelasticity in ternary Cu-Zn based beta prime phase alloys //Metallurgical Transactions. 1970. Vol. 1, № 1. P.251−258.
- Чернов Д.Б. Конструкционное применение сплавов с памятью формы // Под. ред. А. В. Митина. М, НИИСУ. 1999. — 232с.
- Журавлев В.Н., Пушин В. Г. Сплавы с термомеханической памятью и их применение в медицине // Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 150с.
- Shape memory implants / Ed. by L’Hocine Yahia. Berlin-Heidelberg-New York: Springer-Verlag. 2000. 349p.
- Proceedings of the International Conference on shape memory and superelastic technologies and shape memory materials (SMST-SMM 2001), Kunming, China, September 2−6, 2001. Ed. by Y.Y.Chu and L.C.Zhao, Trans Tech Publications Ltd.) 591 p.
- Shape memory alloys: fundamentals, modeling and applications / Ed. by V. Brailovski, S. Prokoshkin, P. Terriault, FTrochu. Universite du Cuebec, Ecole de technologie superieure. 2003. — 844p.
- Василенко А.Ю., Косилов A.T., Кузьмищев В. А. Псевдоупругие и демпфирующие свойства монокристаллов сплава медь-алюминий-никель // Невинномысск: Изд. НИЭУП, 2003. 137с.
- Takaoka S., Horikawa Н., Kobayashi J., Shimizu К. Applications and Development of Shape-Memory and Superelastic Alloys in Japan // Materials Science Forum. 2002. V. 394−395. P. 61−68.
- Perkins J. TiNi-X shape memory alloys // Met. Forum. 1981. V. 4, № 3. — P.153−163.
- Понтер В.Э., Котенко B.B., Поленичкин B.K., Итин В. И. Применение сплавов с памятью формы в медицине // Изв. вузов. Физика. 1985.- 27, № 5. — С.127−132.
- Харрисон Д.Д., Хогсон Д. Е. Использование сплайов системы TiNi в механических и электрических соединениях // Эффект памяти формы в сплавах. М.: Металлургия, 1979. — С.429−434.
- Богданов А.П., Пикус И. М., Лученок А. Р. Исследование влияния ударно-волнового нагружения на структурные факторы соединения TiNi // Влияние высоких давлений на свойства материалов Материалы Республ. Семинара. — Киев. Наук. Думка. — 1983. — С. 188−190.
- Зельдович В.И., Шорохов Е. В., Гундырев В. М., Хейфец А. Э., Фролова Н. Ю., Хомская И. В. Мартенситные превращения в никелиде титана, подвергнутом действию ударных волн // ФММ. 2000. — Т. 89, № 3. -С.68−74.
- Лихачев В.А., Шиманский С. Р. Влияние скорости деформирования на обратимую память формы никелида титана // Пробл. прочности. 1988. № 2. С.65−68
- Коломыцев В.И., Лободюк В. А., Саввакин Г. И. Влияние длительности ударного импульса на мартенситное превращение в сплаве железо-никель // Металлофизика. 1981. — Т. З, № 6. — С.69−75.
- Лободюк В.А. Воздействие ударных волн на мартёнситное превращение в металлах и сплавах // Металлофизика 1979. — вып. 76. — С.3−20.
- Исследование структуры свойств железоникелевых сплавов после ударного нагружения / Донукис Т. Л., Лободюк В. А., Саввакин Г. И. и др. ФММ. — 1971. -Вып. 31, № 1. — С.183−189.
- Chang S.N., Meyers M.A. Martensitic transformation induced by a tensile stress pulse in Fe-22.5wt% Ni-4wt% alloy // Act. met. 1988 — V. 36, № 4. -P.1085.
- Лободюк B.A., Мартынов B.A., Саввакин Г. И., Хандрос Л. Г. Структурные изменения в сплавах Cu-Al-Ni после ударного нагружения // Металлофизика 1976. — вып. 63. — С.61−66.
- Мартынов В.А., Саввакин Г. И., Титов П. В., Хандрос Л. Г. Влияние плоских ударных волн на мартенситное превращение в сплавах медь-алюминий-никель // ФММ. 1973 — вып. 36, № 1. — С. 180−183.
- Ogawa К. Characteristics of shape memory alloy at high strain rate//J. Phys. IV. 1988. V. 49, Coll. C3. (Suppl. J. Phys. Ill, N 11). -P. 15−20.
- Ogawa K. Dynamic behaviour of shape memory material // J. Phys. IV. 1991. V. 1, Coll. 3 (Suppl. J. Phys. Ill, N 8). — P.215−221.
- Ping-hua Lin, Hisaaki Tobushi, Kikuaki Tanaka, Takeharu Hattori, Akira Ikai Influence of Strain rate on deformation properties of TiNi shape memory alloy // JSME International Journal. 1996. — Series A. — V.39, № 1. — P. 117 123.
- Ranchinger W.A. A «super-elastic» single crystal calibration bar // Brit. J. Appl. Phys., 1958, Vol.9, № 6, P.250−251.
- Melton K.N., Mercier O. Fatigue of NiTi thermoelastic martensites // Acta Met., 1979, Vol.27, № 1, P. 137−144.
- Беляев С.П., Каменцева З. П., Лихачев B.A. Особенности деформирования сплавов с эффектом памяти формы при нестационарном циклическом нагружении // Проблемы прочности, 1983, № 1, С.69−72.
- Эффект памяти формы в сплавах / Пер. с англ. Под ред. В. А. Займовского. М., 1979. 472 с.
- Melton K.N., Mercier O. The effect of Martensite phase transformation on the low cycle fatigue-behaviour of polycrystalline NiTi and CuZnAl alloys // Mater. Sci. Eng., 1979, Vol.40, № 1, P.81−87.
- Oyamada O., Amano K., Enomoto K., Shigenaka N., Matsumoto J., Asada Y. Effect of environment on static tensile and fatigue properties of Ni-Ti-Nb shape memory alloy // JSME International Journal. 1999. — Series A. -V.42, № 2. — P.243−248.
- Tobushi H., Ikai A., Yamada S., Ping-hua Lin Rotating-bending fatigue of TiNi shape memory alloy wire // Trans. Jp. Soc. Mech. Eng. (in Japanese). -V.62, № 599. A (1996). — P.1543−1548.
- Давиденков H.H., Лихачев В. А. Необратимое формоизменение металлов при циклическом тепловом воздействии // М.- Л., 1962. 223с.
- Лихачев В.А., Малыгин Г. А. Исследование ползучести при переменных температурах // Заводская лаборатория, 1966, т. 32, № 1, С.70−85.
- Владимирова В.Г., Лихачев В. А., Мышляев М. М. Неизотермическая ползучесть металлов / АН СССР Физ.-техн. ин-т им. А. Ф. Иоффе. -Л, 1972.-67 с.
- Владимирова В.Г., Лихачев В. А., Мышляев М. М. Теория неизотермической ползучести металлов / АН СССР Физ.-техн. ин-т им. А. Ф. Иоффе. Л., 1972. — 34 с.
- Лихачев В.А. Микроструктурные напряжения термической анизотропии // Физ. тверд, тела, 1961, т. 3, № 6, С. 1827−1834.
- Proceedings of the NITINOL heat engine conference. Silver Spring, Md., Sept. 26−27, 1978.-261 p.
- Андронов И.Н., Кузьмин СЛ., Лихачев В. А. Термоциклическая ползучесть медномарганцевых сплавов, связанная с ГЦК-ГЦТ превращениями // Изв. вузов. Цветн. Металлургия, 1983, вып. З, -С.84−88.
- Беляев С.П., Ермолаев В. А., Кузьмин С. Л. и др. Обратимый эффект памяти формы после термоциклической обработки под напряжением // Л., 1985, 38 с.
- Беляев С.П., Ерофеев Н. И., Кузьмин С. Л. и др. Термоциклическая ползучесть и долговечность никелида титана // Л., 1985, 16 с.
- Беляев С.П., Кузьмин С. Л., Лихачев В. А. Способность композиции 50Ti47Ni-3Cu превращать тепловую энергию в механическую работу прициклическом изменении температуры // Проблемы прочности, 1984, № 6, С. 77−80.
- Лихачев В.А., Кузьмин С. Л., Бизюкова Л. А. Явление обратимости деформации в железомарганцевых сплавах // Физика металлов и металловедение, 1985, т.60, вып. З, С.579−583.
- Toshio S., Iwata U., Takaku H., Kariya N., Ochi Y., Matsumura T. Fatigue life of TiNiCu shape memory alloy under thermo-mechanical cyclic conditions // Trans. Jp. Soc. Mech. Eng. (in Japanese). V.66, № 644. -A (2000). — P.98−104.
- Беляев С.П., Волков A.E., Ермолаев В. А. и др. Материалы с памятью формы: Справ. Изд. /под редакцией Лихачёва В. А. Т.1. — СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1997. — С.32−34.
- Беляев С.П., Кузьмин С. Л., Рогачевская М. Ю. Структура и свойства металлических материалов и композиций: Межвуз. сб. / Новгород: НПИ, 1989. С.44−51.
- Airoldi G., Riva G., in The Martensitic Transformation in Science and Technology (edited by E. Hornbogen and N. Jost), DGM, Oberusel (1989) P.305−312.
- Johnson W.A., Dominigue J.A., Reichman S.H. // J. Physique, 1982. C4 Coll., Suppl. № 12 (1982) — P.285−290.
- Airoldi G., Besseghini S., Riva G. Step-wise transformation in shape memory alloys // Int. Conf. on Martensitic Transf. (ICOMAT-92), Monterey, 1992. -P.959−964.
- Airoldi G., Besseghini S., Riva G. SMART behaviour in a CuZnAl single crystal alloy // J. Physique, 1995. C8 Coll., 5 (1995). — P.877−882.
- Airoldi G., Corsi A., Riva G. The Step-Wise Martensite to Austenite Reversible Transformation Stimulated by a Stress State // J. Physique, 1997. -C5 Coll., 5 (1997).- P.513−518.
- Беляев С.П., Волков A.E., Разов А. И. Задержка обратимого формоизменения в никелиде титана после незавершенного цикла превращения // Письма в ЖТФ. 1999. — Т.25. — Вып. 21. — С.59−63.
- Baumgart F., Jorde J., Reiss H.-G. Memory-Legierungen Eigenschaften, phanpmenologische Theorie und Anwendungen // Techn.Mitt.Krupp. Forsch. 1976. B34, H.l.S.1−16.
- Bertram A. Thermomichanical constructive equations. for the description of shape memory effect in alloys // Nucl. Engng. and Des. 1982. Vol.74, N2. P.173−182.
- Sato Y., Tanaka K. Estimation of energy dissipation in alloys due to stress-induced Martensitic transformation // Res. Mechanica. 1988. Vol.23. P3 81−393.
- Волков A.E., Лихачев В. А., Разов А. И. Механика пластичности материалов с фазовыми превращениями // Вестник ЛГУ. 1984. № 19. -С.30−37.
- Wang Lili, Labibes К., Azari Z., Pluvinage G. Generalization of split Hopkinson bar technique to use viscoelastic bars // Int. J. Impact Engng., 1994. V.15, № 5. — P.669−686.
- Материалы с эффектом памяти формы: Справ, изд. / Под. ред. Лихачева В. А.: в 4-х т. Т.4. — СПб: НИИХ СПбГУ. 1998 — 268с.
- Материалы с эффектом памяти формы: Справ, изд. / Под. ред. Лихачева В. А.: в 4-х т. Т.1. — СПб: НИИХ СПбГУ. 1997 — 424с.
- Материалы с эффектом памяти формы: Справ, изд. / Под. ред. Лихачева В. А.: в 4-х т. Т.2. — СПб: НИИХ СПбГУ. 1998 — 374с.
- Материалы с эффектом памяти формы: Справ, изд. / Под. ред. Лихачева В. А.: в 4-х т. Т.З. — СПб: НИИХ СПбГУ. 1998 — 474с.
- Пат. 3 391 882 (USA США) Erectable structure for a space environment / J.F. Johnson, D. Reiser, G.S.Ovrevik. № 351 911- Заявлено 11.03.64- Опубл. 09.07.68. НКИ 244−1.
- Тихонов А.С., Герасимов А. П., Прохорова И. И. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении // М.: Машиностроение, 1981.-81с.
- Хомма Т. Сплавы с эффектом памяти формы и их применение // Нихон кикай гаккай си, 1984. Т. 87, № 786. — С.517−522.
- Пат. 3 450 372 (USA США) МКИ В 64 С 39/00. Self-projectable element for a space vehicle / R. J de Lange, C.A.Verbraak, J.A.Zijderveld. № 527 177- Заявлено 10.02.65- Опубл. 04.02.66.
- Baumgart F., Jorde J., Reiss H.-G. Memory Legierungen Eigenschaften, fhanomenologische Theorie und Anwendungen // Techn. Mitt. KruForschungsber, 1976. — Bd. 34, № 1. — P. l-16.
- Petrakis D.N., McCloskey Т.Е., Augason C.R. Release mechanism using Ni-Ti //Proc. of SMST-94. 1995. -P.249−254.
- Schetky L. McD., Shape memory alloy applications in space systems // Engineering Aspects of Shape Memory Alloys (T.W.Duerig, K.N.Melton, D. Stoeckel, C.M.Wayman, ed.), Butterworth-Heinemann, New York, 1990. P. 170−177.
- Кравченко Ю.Д., Лихачев B.A., Разов А. И., Трусов С. Н., Чернявский А. Г. Опыт применения сплавов с эффектом памяти формы присооружении крупногабаритных конструкций в открытом космосе // ЖТФ. 1996. Т. 66, № 11. — С.153−161.
- Пат. 51 19 555 (USA США) МКИ В 23 P 19/04, F 16 В 35/00. Nonexplosive separation device / A.D.Johnson- Ti-Ni Alloy company- № 591 628- Заявлено 02.10.90- Приоритет 19.09.1988- N 246 518.
- Busch J.D. The Frangibolt flies: using shape memory alloy on the spacecraft Clementine // Proc. of SMST-94. 1995. P.259−264.
- ЮЗ.Корнеев В. Ю., Кравченко Ю. Д., Разов А. И. Привод линейного перемещения «Эфа» // XXXII семинар «Актуальные проблемы прочности», 12−14 ноября 1996 г., С-Петербург / Тез.докл. С.Петербург. — 1996.-С.148−149.
- Корнеев В.Ю., Кравченко Ю. Д., Разов А. И., Чернявский А. Г. Приводы с эффектом памяти формы в космической технике // Научные труды ХХХШ семинара «Актуальные проблемы прочности», 15−18 окт. 1997 г., Новгород. Т.2, 4.2. Новгород, 1997. — С.275−280.
- Пат. 5 192 147 США МКИ5 В 25 G 3/18. Non-pyrotechnic release system / Т.Е. McCloskey- Lockheed Missiles & Space Company, Inc. № 753 556- Заявлено 03.09.1991- Опубл. 09.03.1993.
- Flint E.M., Melcher J., Hanselka H. The 'promise' of smart materials for small satellites // Acta Astronautica. 1996. V.39, № 9−12. — P.809−814.
- Пат. 5 718 531 (USA США) МКИ6 F 16 В 4/00. Low-shock device with shape-memory alloy parts for mechanical release of attached rod or cable / E.C.Mutschler Jr., P. Olikara, D.G.Reed- Lockheed Martin Corp. № 589 487- Заявлено 22.01.1996- Опубл. 17.02.1998.
- Корнилов И.И., Белоусов O.K., Качур Е. В. Никелид титана и другие сплавы с эффектом «памяти» // М.: Наука, 1977. 180с.