Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении

Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении

Разработка новых сплавов, испытывающих мартенситное превращение (МП), с заданным набором физико-механических свойств невозможна без знаний закономерности протекания МП. Одним из путей целенаправленного влияния на характеристики МП, особенно в сплавах с так называемым нетермоупругим МП, является возд...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Успехи физики металлов
Datum:2005
1. Verfasser: Коваль, Ю.Н.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2005
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125814
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении / Ю.Н. Коваль // Успехи физики металлов. — 2005. — Т. 6, № 2. — С. 169-196. — Бібліогр.: 30 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-125814
record_format dspace
spelling Коваль, Ю.Н.
2017-11-04T18:02:31Z
2017-11-04T18:02:31Z
2005
Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении / Ю.Н. Коваль // Успехи физики металлов. — 2005. — Т. 6, № 2. — С. 169-196. — Бібліогр.: 30 назв. — рос.
1608-1021
PACS: 62.40.+i, 65.40.De, 75.80.+q, 81.30.Kf, 81.40.Ef, 81.40.Jj, 83.10.Tv
DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.06.02.169
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125814
Разработка новых сплавов, испытывающих мартенситное превращение (МП), с заданным набором физико-механических свойств невозможна без знаний закономерности протекания МП. Одним из путей целенаправленного влияния на характеристики МП, особенно в сплавах с так называемым нетермоупругим МП, является воздействие на процесс релаксации упругих напряжений, возникающих при прямом МП, чему и посвящена данная работа.
Розробка нових сплавів, які зазнають мартенситне перетворення (МП), із заданим комплексом фізико-механічних властивостей є неможливою без знань про закономірності протікання МП. Одним із шляхів цілеспрямованого впливу на характеристики МП, особливо в сплавах з так званим нетермопружнім МП, є вплив на процес релаксації пружніх напружень, які виникають при прямому МП, що й висвітлено в даній роботі.
The development of the new alloys, which undergo martensitic transformation, with the specified set of physical-mechanical properties cannot be realized without knowledge of the martensitic transformation. The influence on the relaxation process of the elastic stresses is the one way for purposeful controlling by martensitic-transformation parameters. The investigation of the relaxation process during the direct martensitic transformation is the main goal of this paper.
ru
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
Успехи физики металлов
Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении
Особливості релаксаційних процесів при мартенситному перетворенні
Features of Relaxation Processes During Martensitic Transformation
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении
spellingShingle Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении
Коваль, Ю.Н.
title_short Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении
title_full Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении
title_fullStr Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении
title_full_unstemmed Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении
title_sort особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении
author Коваль, Ю.Н.
author_facet Коваль, Ю.Н.
publishDate 2005
language Russian
container_title Успехи физики металлов
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
format Article
title_alt Особливості релаксаційних процесів при мартенситному перетворенні
Features of Relaxation Processes During Martensitic Transformation
description Разработка новых сплавов, испытывающих мартенситное превращение (МП), с заданным набором физико-механических свойств невозможна без знаний закономерности протекания МП. Одним из путей целенаправленного влияния на характеристики МП, особенно в сплавах с так называемым нетермоупругим МП, является воздействие на процесс релаксации упругих напряжений, возникающих при прямом МП, чему и посвящена данная работа. Розробка нових сплавів, які зазнають мартенситне перетворення (МП), із заданим комплексом фізико-механічних властивостей є неможливою без знань про закономірності протікання МП. Одним із шляхів цілеспрямованого впливу на характеристики МП, особливо в сплавах з так званим нетермопружнім МП, є вплив на процес релаксації пружніх напружень, які виникають при прямому МП, що й висвітлено в даній роботі. The development of the new alloys, which undergo martensitic transformation, with the specified set of physical-mechanical properties cannot be realized without knowledge of the martensitic transformation. The influence on the relaxation process of the elastic stresses is the one way for purposeful controlling by martensitic-transformation parameters. The investigation of the relaxation process during the direct martensitic transformation is the main goal of this paper.
issn 1608-1021
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125814
citation_txt Особенности релаксационных процессов при мартенситном превращении / Ю.Н. Коваль // Успехи физики металлов. — 2005. — Т. 6, № 2. — С. 169-196. — Бібліогр.: 30 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT kovalʹûn osobennostirelaksacionnyhprocessovprimartensitnomprevraŝenii
AT kovalʹûn osoblivostírelaksacíinihprocesívprimartensitnomuperetvorenní
AT kovalʹûn featuresofrelaxationprocessesduringmartensitictransformation
first_indexed 2025-11-26T06:26:58Z
last_indexed 2025-11-26T06:26:58Z
_version_ 1850615453429268480
fulltext Óñïåõè ôèç. ìåò. / Usp. Fiz. Met. 2005, ò. 6, ññ. 169–196 Îòòèñêè äîñòóïíû íåïîñðåäñòâåííî îò èçäàòåëÿ Ôîòîêîïèðîâàíèå ðàçðåøåíî òîëüêî â ñîîòâåòñòâèè ñ ëèöåíçèåé © 2005 ÈÌÔ (Èíñòèòóò ìåòàëëîôèçèêè èì. Ã. Â. Êóðäþìîâà ÍÀÍ Óêðàèíû) Íàïå÷àòàíî â Óêðàèíå. PACSnumbers:62.40.+i,65.40.De,75.80.+q,81.30.Kf,81.40.Ef,81.40.Jj,83.10.Tv Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè Þ. Í. Êîâàëü Èíñòèòóò ìåòàëëîôèçèêè èì. Ã. Â. Êóðäþìîâà ÍÀÍ Óêðàèíû, áóëüâ. Àêàä. Âåðíàäñêîãî, 36, 03680, ÃÑÏ, Êèåâ-142, Óêðàèíà Ðàçðàáîòêà íîâûõ ñïëàâîâ, èñïûòûâàþùèõ ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå (ÌÏ), ñ çàäàííûì íàáîðîì ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ íåâîçìîæíà áåç çíàíèé çàêîíîìåðíîñòåé ïðîòåêàíèÿ ÌÏ. Îäíèì èç ïóòåé öåëåíàï- ðàâëåííîãî âëèÿíèÿ íà õàðàêòåðèñòèêè ÌÏ, îñîáåííî â ñïëàâàõ ñ òàê íàçûâàåìûì íåòåðìîóïðóãèì ÌÏ, ÿâëÿåòñÿ âîçäåéñòâèå íà ïðîöåññ ðå- ëàêñàöèè óïðóãèõ íàïðÿæåíèé, âîçíèêàþùèõ ïðè ïðÿìîì ÌÏ, ÷åìó è ïîñâÿùåíà äàííàÿ ðàáîòà. Ðîçðîáêà íîâèõ ñïëàâ³â, ÿê³ çàçíàþòü ìàðòåíñèòíå ïåðåòâîðåííÿ (ÌÏ), ³ç çàäàíèì êîìïëåêñîì ô³çèêî-ìåõàí³÷íèõ âëàñòèâîñòåé º íåìîæëèâîþ áåç çíàíü ïðî çàêîíîì³ðíîñò³ ïðîò³êàííÿ ÌÏ. Îäíèì ³ç øëÿõ³â ö³ëåñïðÿ- ìîâàíîãî âïëèâó íà õàðàêòåðèñòèêè ÌÏ, îñîáëèâî â ñïëàâàõ ç òàê çâà- íèì íåòåðìîïðóæí³ì ÌÏ, º âïëèâ íà ïðîöåñ ðåëàêñàö³¿ ïðóæí³õ íàïðó- æåíü, ÿê³ âèíèêàþòü ïðè ïðÿìîìó ÌÏ, ùî é âèñâ³òëåíî â äàí³é ðîáîò³. The development of the new alloys, which undergo martensitic transfor- mation, with the specified set of physical-mechanical properties cannot be realized without knowledge of the martensitic transformation. The influ- ence on the relaxation process of the elastic stresses is the one way for pur- poseful controlling by martensitic-transformation parameters. The investi- gation of the relaxation process during the direct martensitic transforma- tion is the main goal of this paper. Êëþ÷åâûå ñëîâà: ìàðòåíñèòíûå ïðåâðàùåíèÿ, ãèñòåðåçèñ, ñïëàâû ñ ïà- ìÿòüþ ôîðìû, ðåëàêñàöèîííûå ïðîöåññû, óïðóãèå íàïðÿæåíèÿ. (Ïîëó÷åíî 22 ôåâðàëÿ 2005 ã.) Âàæíåéøèìè ïîëîæåíèÿìè ñîçäàííîãî Ã. Â. Êóðäþìîâûì â 40-õ ãîäàõ ÕÕ ñòîëåòèÿ ó÷åíèÿ î ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè (ÌÏ) â òâ¸ðäûõ òåëàõ áûëè ñëåäóþùèå: 169 170 Þ. Í. Êîâàëü - áåçäèôôóçèîííûé õàðàêòåð ïåðåõîäà; - íàëè÷èå êîãåðåíòíîñòè ìåæäó íèçêî- è âûñîêîòåìïåðàòóð- íûìè ôàçàìè; - îïðåäåëÿþùèé âêëàä óïðóãèõ íàïðÿæåíèé â äâèæóùóþ ñèëó ÌÏ. Èñõîäÿ èç íèõ, ïðàêòè÷åñêè ñðàçó æå ïîñëå çàâåðøåíèÿ ýòîé ðàáîòû, Ã. Â. Êóðäþìîâ ïðåäñêàçàë âîçìîæíîñòü íàëè÷èÿ ÿâëå- íèÿ òåðìîóïðóãîãî ðàâíîâåñèÿ ôàç ïðè ôàçîâîì ïðåâðàùåíèè ìàðòåíñèòíîãî òèïà [1] («ýôôåêò Êóðäþìîâà»). Ñïóñòÿ ãîä îí áûë îáíàðóæåí ýêñïåðèìåíòàëüíî Ã. Â. Êóðäþìîâûì è Ë. Ã. Õàíäðî- ñîì [2]. Ñðåäè ìíîãèõ ÿðêèõ è íóæíûõ ðåçóëüòàòîâ íàó÷íîãî íà- ñëåäèÿ Ã. Â. Êóðäþìîâà ýòîò áûë ñàìûì êðàñèâûì. Ïðîñòàÿ ðåîëîãè÷åñêàÿ ìîäåëü ýôôåêòà Êóðäþìîâà ìîæåò âû- Ðèñ. 1. Ðåîëîãè÷åñêàÿ ìîäåëü òåðìîóïðóãîãî ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ. Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 171 ãëÿäåòü ñëåäóþùèì îáðàçîì (ðèñ. 1). Óæå ïðè ïîñòðîåíèè ìîäåëè âîçíèêëà íåîáõîäèìîñòü ó÷¸òà ðåàëüíîñòåé «æèâîãî» ÌÏ, êîòî- ðàÿ çàêëþ÷àåòñÿ â íàëè÷èè (ïóñòü äàæå î÷åíü íåáîëüøîãî) òåìïå- ðàòóðíîãî ãèñòåðåçèñà ìåæäó ïðÿìûì è îáðàòíûì ìàðòåíñèòíû- ìè ïåðåõîäàìè. Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî òåðìîóïðóãîå ðàâ- íîâåñèå ôàç ÿâëÿåòñÿ î÷åíü êðàñèâûì, ïîëåçíûì, íî ïðèáëèæ¸í- íûì îïèñàíèåì îäíîé èç ñòîðîí òàêîãî ìíîãîãðàííîãî ôàçîâîãî ïðåâðàùåíèÿ â òâ¸ðäîì òåëå, êàêîâûì â äåéñòâèòåëüíîñòè ïðåä- ñòàâëÿåòñÿ ìàðòåíñèòíûé ïåðåõîä. Ïî÷åìó ñòîëü áîëüøîå âíèìàíèå óäåëÿëîñü ðàíåå è â çíà÷è- òåëüíîé ìåðå â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîáëåìàì ðåëàêñàöèè íàïðÿæå- íèé ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè? Äåëî â òîì, ÷òî äîñòàòî÷íî ÷àñòî â ìàòåðèàëàõ ñ íåòåðìîóïðóãèì ìàðòåíñèòíûì ïåðåõîäîì ìîæíî ðåàëèçîâàòü «íàâåä¸ííóþ» òåðìîóïðóãîñòü, åñëè: - óðîâåíü óïðóãîé ýíåðãèè, çàïàñàåìîé ïðè ïðÿìîì ïðåâðàùå- íèè, ìàë; - çàòðóäíåíà èõ ðåëàêñàöèÿ. Îñòàíîâèìñÿ íà ýòîì ïîäðîáíåå. Óðîâåíü íàïðÿæåíèé, âîçíèêàþùèé ïðè ïðÿìîì ÌÏ, îïðåäåëÿ- åòñÿ áëèçîñòüþ ðåø¸òîê âûñîêî-è-íèçêîòåìïåðàòóðíîé ôàç è èõ ïðî÷íîñòíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Ýòî ñëåäóåò èç óðàâíåíèÿ: ãäå μ — ìîäóëü ñäâèãà, ν — êîýôôèöèåíò Ïóàññîíà, c — ïîëóòîë- ùèíà è r — ðàäèóñ êðèâèçíû äâîÿêîâûïóêëîãî ìàðòåíñèòíîãî êðèñòàëëà, ñîîòâåòñòâåííî. Ðàññìîòðèì âûðàæåíèå, îïèñûâàþùåå òåðìîóïðóãîå ðàâíîâåñèå ôàç, äàííîå â [3], êîòîðîå îòëè÷àåòñÿ îò ïðåäëîæåííîãî Ã. Â. Êóðäþìîâûì òîëüêî ïî ôîðìå çàïèñè: (2) ãäå — èçìåíåíèå ñâîáîäíîé ýíåðãèè ïðè ÌÏ (ïðÿìîì èëè îáðàòíîì) íà ìîëü âåùåñòâà; Δϕóïð — óïðóãàÿ ýíåðãèÿ, âîçíèêàþ- ùàÿ ïðè îáðàçîâàíèè è ðîñòå ìàðòåíñèòíîãî êðèñòàëëà â îêðóæà- þùåé åãî ìàòðèöå; Vm — îáú¸ì ìîëÿ âåùåñòâà; τ0 — íàïðÿæåíèå ñäâèãà, íåîáõîäèìîå äëÿ ïåðåìåùåíèÿ ìåæôàçíîé ãðàíèöû; γò — âåëè÷èíà ñäâèãà ïðè ïðåâðàùåíèè; η — ôàêòîð, ó÷èòûâàþùèé ãåîìåòðè÷åñêóþ ôîðìó ìàðòåíñèòíîãî êðèñòàëëà. Çíàê ïåðåä âû- ðàæåíèåì â ïðàâîé ÷àñòè çàâèñèò îò èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû: îõëàæäåíèå — «ìèíóñ», íàãðåâ — «ïëþñ». Äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ óñëîâèÿì, îïèñàííûì âûøå, ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå äîëæíî áûòü îáðàòèìûì. Êðîìå òîãî, áàëàíñ . À Ì õèì →Δϕ . À Ì õèì →Δϕ . 0 ,À Ì õèì óïð m TV→Δϕ + ηΔϕ = ± τ γ (1)22 [3], 8 1 T ñ E r π − ν⎛ ⎞= μγ⎜ ⎟− ν⎝ ⎠ 172 Þ. Í. Êîâàëü è Δϕóïð (ñîõðàíåíèå êîãåðåíòíîñòè) ëåã÷å äîñòèæèì ïðè ìàëûõ τ0 è γò. Ïîýòîìó äëÿ ïîèñêà ïóòåé âîçäåéñòâèÿ íà ÌÏ íåîáõîäèìî óñòàíîâèòü, êàêèå ôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû îïðåäåëÿþò τ0 è γò. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî îòäåëüíî óïðî÷íåíèå ìàòðèöû ìîæåò ñïîñîáñòâîâàòü òîëüêî ðàñøèðåíèþ ãèñòåðåçèñà ïåðåõîäà, òî åñòü îòêëîíåíèþ îò òåðìîóïðóãîãî õàðàêòåðà ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðà- ùåíèÿ, ïîñêîëüêó âîçíèêàåò áîëüøîå ñîïðîòèâëåíèå äëÿ ïåðåìå- ùåíèÿ ìåæôàçíûõ ãðàíèö. Èç àíàëèçà âûðàæåíèÿ (2) ñëåäóåò, ÷òî âåëè÷èíà ñäâèãà è íà- ïðÿæåíèÿ τ0, íåîáõîäèìîå äëÿ ïåðåìåùåíèÿ ìåæôàçíîé ãðàíèöû, îïðåäåëÿþò ïîäâèæíîñòü ïîñëåäíåé. Îäíàêî èìååòñÿ åù¸ ðÿä ôàêòîðîâ, êîòîðûå òàêæå äîëæíû îêàçûâàòü ñóùåñòâåííîå âëèÿ- íèå íà ýòó õàðàêòåðèñòèêó ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ. 1. Ñòåïåíü êîãåðåíòíîñòè ðåø¸òîê ñîïðÿãàþùèõñÿ ôàç, êîòî- ðàÿ, â ñâîþ î÷åðåäü çàâèñèò îò: à) âåëè÷èíû ñäâèãà; á) âåëè÷èíû îáú¸ìíîãî ýôôåêòà; â) ïðî÷íîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê ôàç. 2. Òèï äèñëîêàöèé íà ãðàíèöå ðàçäåëà ôàç. 3. Âåëè÷èíà òðåíèÿ ïðè äâèæåíèè äèñëîêàöèé. 4. Ôàêòîð àíèçîòðîïèè óïðóãèõ ñâîéñòâ (À) ôàç, îñîáåííî â ìî- ìåíò ïðåâðàùåíèÿ. Îñòàíîâèìñÿ íà äâóõ — õàðàêòåðèñòèêå äèñëîêàöèé íà ãðàíè- öå ðàçäåëà è ôàêòîðå àíèçîòðîïèè. Èç ñðàâíåíèÿ õàðàêòåðèñòèê ïîëíûõ è ÷àñòè÷íûõ äèñëîêàöèé ñëåäóåò [4], ÷òî ïîñëåäíèå — áîëåå ïîäâèæíûå, òî åñòü ìîãóò ïå- ðåìåùàòüñÿ ïðè ìåíüøèõ íàïðÿæåíèÿõ è îáðàòèìî. Òàêèì îáðà- çîì, ïîÿâëåíèå òàêîãî ðîäà íåñîâåðøåíñòâ â ïðîöåññå ìàðòåíñèò- íîãî ïðåâðàùåíèÿ ïðàêòè÷åñêè ìàëî âëèÿåò íà ïîäâèæíîñòü ãðà- íèö. Îáðàçîâàíèå ïîëíûõ äèñëîêàöèé ÿâëÿåòñÿ íåîáðàòèìûì ïðîöåññîì è ïîýòîìó èõ íàëè÷èå ìîæåò çàòðóäíÿòü äâèæåíèå ìåæôàçíûõ ãðàíèö. Îòíîñèòåëüíî âëèÿíèÿ ôàêòîðà àíèçîòðîïèè íåò ïðÿìûõ ýêñïå- ðèìåíòàëüíûõ äîêàçàòåëüñòâ. Îäíàêî â ìàòåðèàëàõ ñ òåðìîóïðó- ãèì õàðàêòåðîì ÌÏ, êàê ïðàâèëî, ôàêòîð àíèçîòðîïèè (À) äîñòà- òî÷íî âåëèê [5]. Êðîìå òîãî, ñëåäóåò îæèäàòü, ÷òî ïðè áîëüøîì çíà÷åíèè ôàêòîðà àíèçîòðîïèè ðåø¸òêà ñòàíåò íåóñòîé÷èâîé ê ñäâèãó èëè èíûìè ñëîâàìè íåáîëüøîãî âíåøíåãî âîçäåéñòâèÿ äîñòàòî÷íî äëÿ ïåðåñòðîéêè ðåø¸òêè ïî ìàðòåíñèòíîìó ìåõàíèç- ìó. Òàêàÿ íåóñòîé÷èâîñòü ñâèäåòåëüñòâóåò î ìàëîé âåëè÷èíå ïî- òåíöèàëüíîãî áàðüåðà, ïðåïÿòñòâóþùåãî ïðîòåêàíèþ ìàðòåíñèò- íîãî ïðåâðàùåíèÿ (ñîçäàíèþ è ïåðåìåùåíèþ ãðàíèöû ðàçäåëà ôàç). Ïðè ñîïðÿæåíèè ôàç ñ ðàçíûì ôàêòîðîì àíèçîòðîïèè íå èñêëþ÷åíî (ïðè ïðèëîæåíèè âíåøíåãî óñèëèÿ) ïîÿâëåíèå ñäâèãî- âîé ñîñòàâëÿþùåé èç-çà ðàçíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ âåëè÷èíû âîçäåé- Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 173 ñòâèÿ ïî ôàçàì. Âñå ýòè îáñòîÿòåëüñòâà, âìåñòå âçÿòûå, ñâèäåòåëü- ñòâóþò î òîì, ÷òî ïîäâèæíîñòü ãðàíèö ïðè ÌÏ â àíèçîòðîïíûõ ìàòåðèàëàõ ïðè ïðî÷èõ ðàâíûõ óñëîâèÿõ äîëæíà áûòü áîëüøå, ÷åì â èçîòðîïíûõ. Åñëè ìû èìååì äåëî ñ ñèñòåìîé ìàðòåíñèòíûå êðèñòàëëû–ïîëÿ óïðóãèõ íàïðÿæåíèé–îñòàòî÷íûé àóñòåíèò, òî, åñòåñòâåííî, âîç- íèêàåò âîïðîñ î å¸ ïîâåäåíèè ïðè ðàçëè÷íûõ âíåøíèõ âîçäåéñò- âèÿõ. Èññëåäîâàíèþ ýòîé ïðîáëåìû ïîñâÿùåíî îãðîìíîå êîëè÷åñ- òâî ðàáîò, âûïîëíåííûõ â 50–70-õ ãîäàõ ÕÕ ñòîëåòèÿ â îñíîâíîì êèåâñêîé øêîëîé Ã. Â. Êóðäþìîâà è â ã. Òîìñêå (Ðîññèÿ). Ïîñòå- ïåííî ïðèøëî ïîíèìàíèå, ÷òî íåîáõîäèìî ðàçëè÷àòü ïðîöåññû ðåëàêñàöèè íàïðÿæåíèé â õîäå ÌÏ (äèíàìè÷åñêàÿ ðåëàêñàöèÿ) è ïðè âûäåðæêå â ìàðòåíñèòíîì ñîñòîÿíèè (ñòàòè÷åñêàÿ ðåëàêñà- öèÿ). Ïðè ýòîì ïðîöåññû ðåëàêñàöèè èìåþò ìåñòî êàê â òèïè÷íî íåòåðìîóïðóãèõ ìàòåðèàëàõ (ñïëàâû íà îñíîâå Fe–Ni–X, X–Nb, Ti è äð.), òàê è â ñïëàâàõ íà îñíîâå Cu–Sn (óñëîâíî òåðìîóïðóãèå ìàòåðèàëû), ïðè÷åì ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ íà ñïëàâàõ Fe–Ni â òî âðåìÿ âîñïðèíèìàëèñü êàê äîñòàòî÷íî íåîæèäàííûå. Äèíàìè÷åñêàÿ ðåëàêñàöèÿ îïðåäåëÿåòñÿ òèïîì ìàðòåíñèòíîãî ïåðåõîäà; ñòàòè÷åñêàÿ ðåëàêñàöèÿ çàâèñèò îò ïðî÷íîñòíûõ õàðàê- òåðèñòèê ìàòåðèàëà, òåìïåðàòóðû è âðåìåíè âûäåðæêè îáðàçöà ïîñëå çàâåðøåíèÿ ÌÏ, à òàêæå îò ñêîðîñòè íàãðåâà äî òåìïåðàòó- ðû îáðàòíîãî ÌÏ. Äàííûõ î âîçìîæíîñòè ñîõðàíåíèÿ íåðåëàêñèðîâàííûõ íàïðÿ- æåíèé â ñïëàâàõ íà îñíîâå æåëåçà ïóò¸ì èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè íà- ãðåâà víàãðåâà è èõ âêëàäå â α→γ ïðåâðàùåíèå ìàëî. Òîëüêî â [6] èìååòñÿ óêàçàíèå, ÷òî áûñòðûé (ñî ñêîðîñòüþ ∼ 600°/ñåê) íàãðåâ îáðàçöîâ ñïëàâà Fe–25 Ni ïðèâîäèò ê ïîíèæåíèþ òåìïåðàòóðû íà- ÷àëà îáðàòíîãî ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ íà ∼ 20°Ñ. Äëÿ ñïëà- âîâ íà îñíîâå æåëåçà òðóäíî îæèäàòü, ÷òî òîëüêî ïóò¸ì óâåëè÷å- íèÿ ñêîðîñòè íàãðåâà ìîæíî äîáèòüñÿ ïîëíîñòüþ òåðìîóïðóãîãî õàðàêòåðà ïðåâðàùåíèÿ. Âëèÿíèå ñêîðîñòè íàãðåâà íà òåìïåðàòó- ðó íà÷àëà îáðàòíîãî ÌÏ èçó÷àëè íà ñïëàâàõ Fe–30 Ni è Fe–30 Ni–3 Ò³ ìåòîäàìè äèëàòîìåòðèè è ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ ïðè víàãðåâà→30°/ñåê è 500°/ñåê.  òàáëèöå 1 ïðèâåäåíû äàííûå èçìåðåíèÿ As è Af äëÿ óêàçàí- íûõ ñïëàâîâ è ñêîðîñòåé íàãðåâà. Êàê âèäíî èç òàáëèöû ýôôåêò ñìåùåíèÿ òåìïåðàòóð, ñâÿçàí- íûé ñ óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè íàãðåâà äëÿ ñïëàâà Fe–30 Ni–3 Ò³ âûðàæåí çíà÷èòåëüíî ñèëüíåå, ÷åì äëÿ ñïëàâà Fe–30 Ni. Ýòî, ïî- âèäèìîìó, ïðîèñõîäèò èç-çà òîãî, ÷òî â ñïëàâàõ, ëåãèðîâàííûõ Ò³ íå óñïåâàþò (ïðè áîëüøèõ víàãðåâà) íà÷àòüñÿ ïðîöåññû ðàñïàäà. Åñëè íàãðåâ ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ (600°/ñåê) ïðîèçâîäèòü íå îò êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû, à îò òåìïåðàòóðû æèäêîãî àçîòà (ñïëàâ Fe–30 Ni), òî èíòåðâàë òåìïåðàòóð îáðàòíîãî ÌÏ ñìåùàåòñÿ äî- 174 Þ. Í. Êîâàëü ïîëíèòåëüíî â ñòîðîíó íèçêèõ òåìïåðàòóð åù¸ íà 30–40°Ñ. Íàáëþäàþùååñÿ ñìåùåíèå òåìïåðàòóð As è Af ïðè îòíîñèòåëü- íî áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ íàãðåâà âûçâàíî ÷àñòè÷íûì ñîõðàíåíèåì óïðóãîé ýíåðãèè è å¸ âêëàäå â äâèæóùóþ ñèëó îáðàòíîãî ÌÏ. Êàê áóäåò ïîêàçàíî äàëåå, ïîëíîå ñîõðàíåíèå óïðóãîé ýíåðãèè ìîæåò îêàçûâàòü áîëåå çíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå. Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíû ïîëíûå ïåòëè ÌÏ, ïîëó÷åííûå â ñïëà- âå Ñu–Sn ìåòîäîì èçìåðåíèÿ ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ [7]. Äëÿ âñåõ òðåõ öèêëîâ ñêîðîñòü îõëàæäåíèÿ áûëà îäèíàêîâîé è ñîñòàâëÿëà Ìàòåðèàë Ñêîðîñòü íàãðåâà Ïðèìå÷àíèå 30°/ñåê 500°/ñåê As, °C Af, °C As, °C Af, °C Ïðèâåäåíû óñðåäí¸í- íûå çíà÷åíèÿ, ïîëó- ÷åííûå íåñêîëüêèìè ìåòîäàìè Fe–30 Ni 360 420 270 360 Fe–30Ni–Ti 520 740 305 385 ÒÀÁËÈÖÀ 1. Ðèñ. 2. Ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèå äëÿ ïîñëåäîâàòåëüíûõ öèêëîâ ìàðòåíñèò- íîãî ïðåâðàùåíèÿ. Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 175 ∼ 4°Ñ/ìèí. Äëÿ ïåðâîãî è òðåòüåãî öèêëîâ ñêîðîñòü íàãðåâà ñî- ñòàâëÿëà ∼ 100°Ñ/ñåê, äëÿ âòîðîãî öèêëà — ∼ 90°Ñ/ìèí â îáëàñòè òåìïåðàòóð íèæå 20°Ñ è óâåëè÷åíà äî ∼ 100°Ñ/ñåê ïðè òåìïåðàòó- ðàõ, ãäå âîçìîæíî ïðîòåêàíèå ïðîöåññîâ ðàñïàäà. Áëàãîäàðÿ ýòî- ìó, â ïåðâîì è òðåòüåì öèêëàõ ïîëíîãî ÌÏ ïðîöåññû ñòàðåíèÿ ïðàêòè÷åñêè áûëè ïîäàâëåíû. Êàê âèäíî èç ïðåäñòàâëåííûõ ðå- çóëüòàòîâ, âî âòîðîì öèêëå ðàñïàä ïðîòåêàë, íî áåç çàìåòíîãî âëèÿíèÿ íà õèìè÷åñêóþ äâèæóùóþ ñèëó ÌÏ, ò. ê. òåìïåðàòóðû Ìs è Ìf äëÿ âñåõ ýêñïåðèìåíòîâ îñòàþòñÿ ïðàêòè÷åñêè áåç èçìå- íåíèé. Äëÿ âòîðîãî öèêëà Às è Àf ñîñòàâèëè −10°Ñ è +32°Ñ ñîîò- âåòñòâåííî, â òî âðåìÿ êàê â ïåðâîì è òðåòüåì öèêëàõ ÌÏ îíè áû- ëè ðàâíû −125 ± 5°Ñ è −15 ± 5°Ñ. Ðåçóëüòàòû, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñóíêå, ïîçâîëÿþò ñäåëàòü ñëåäóþùåå çàêëþ÷åíèå: êîãäà ñòàòè÷åñêàÿ ðåëàêñàöèÿ íå èìååò ìåñòà, òî Ò0 > Af. Ïðèìåíèâ äëÿ îïèñàíèÿ ïîëó÷åííûõ äàííûõ ïîäõîä, ðàçâèòûé â [8], ìîæíî ñäåëàòü îöåíêè: ãäå gch — «õèìè÷åñêàÿ» äâèæóùàÿ ñèëà ïðåâðàùåíèÿ, gnch — «íå- õèìè÷åñêàÿ» ÷àñòü äâèæóùåé ñèëû ïðåâðàùåíèÿ, gD — äèññèïà- òèâíàÿ ÷àñòü äâèæóùåé ñèëû ïðåâðàùåíèÿ, è Åñëè ñòàòè÷åñêàÿ ðåëàêñàöèÿ íå èìååò ìåñòà (ò.å. gnch>0), òî ïðè îáðàòíîì ÌÏ îêàæåòñÿ, ÷òî Ñðàâíèâàÿ (3) è (5) è èñïîëüçóÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå, ïðåä- ñòàâëåííûå íà ðèñóíêå, ïîëó÷èì â òî âðåìÿ êàê A′f = −20°Ñ. Íåðàâåíñòâî Ò0 > A′f, ïî-âèäèìîìó, óêàçûâàåò íà òî, ÷òî îáðàò- (6)f s 0 f 18 C 2 A M T A ′ −′≥ − = − ° (5)f 0 1 .D ch g A T g ⎛ ⎞′ ≤ +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ (4)f s 0 . 2 ch D A M g T g −= (3)f 0 (0) 1 ,nch D ch g g A T g ⎛ ⎞+= +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ s 0 (0) 1 ,nch D ch g g M T g ⎛ ⎞−= +⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 176 Þ. Í. Êîâàëü íîå ÌÏ ðåàëèçóåòñÿ íå ÷àñòè÷íî, à ïîëíîñòüþ ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå òåìïåðàòóðû òåðìîäèíàìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ ôàç ïðè ñîîò- âåòñòâóþùèõ âêëàäàõ gch è gnch â äâèæóùóþ ñèëó ÌÏ.  ýòîì ñëó- ÷àå ìàòåðèàë âåäåò ñåáÿ êàê ïðóæèíà, âîññòàíàâëèâàþùàÿ ôîðìó ïîñëå ñíÿòèÿ íàãðóçêè. Íàëè÷èå óïðóãîé ýíåðãèè â ñèñòåìå ìàðòåíñèòíûé êðèñ- òàëë–ìàòðèöà ÿâëÿåòñÿ âàæíûì ôàêòîðîì, îïðåäåëÿþùèì ïîâå- äåíèå ìàòåðèàëà ïðè âíåøíåì âîçäåéñòâèè (òåìïåðàòóðà, äåôîð- ìàöèÿ), êîãäà ìàòåðèàëû ïðîÿâëÿþò íåîáû÷íûå ôèçèêî-ìåõàíè- ÷åñêèå ñâîéñòâà — ýôôåêò ïàìÿòè ôîðìû, ñâåðõóïðóãîñòü, âûñî- êóþ äåìïôèðóþùóþ ñïîñîáíîñòü è äðóãèå. Ïîÿâëåíèå îðèåíòèðî- âàííûõ íàïðÿæåíèé â óïîìÿíóòîé ñèñòåìå ïðîÿâëÿåò ñåáÿ ïóòåì âîçâðàòà ïåðâîíà÷àëüíîé ôîðìû ïðè íàãðåâå ëèáî ïîñëå ñíÿòèÿ íàãðóçêè. Òàêèå ýôôåêòû, êàê äâóñòîðîííèé ýôôåêò ïàìÿòè ôîð- ìû (RLC, äâîéíîé RLC) îáóñëîâëåíû ïðèñóòñòâèåì íàïðàâëåííûõ óïðóãèõ íàïðÿæåíèé [9]. Íåñêîëüêî ñëîâ î äâîéíîì ýôôåêòå RLC. Äëÿ åãî ðåàëèçàöèè â îáðàçöå ôîðìèðóåòñÿ ñëîæíîå äåôîðìàöèîííî-ñèëîâîå ïîëå. Ýòî äîñòèãàåòñÿ ïóòåì: - ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðè òåìïåðàòóðå íèæå Ìs; - ôèêñàöèè îáðàçöà â äåôîðìèðîâàííîì ñîñòîÿíèè è îòæèãå ïðè òåìïåðàòóðàõ 250–500°Ñ â òå÷åíèå 0,5–30 ìèí; - ïîâòîðíîãî ïëàñòè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ, íî â íàïðàâëåíèè, ïðîòèâîïîëîæíîì ïåðâîìó (òåìïåðàòóðà äåôîðìàöèè — íèæå Ìs); - íàãðåâà äî òåìïåðàòóð íà 50–100°Ñ âûøå ïåðâîé òåðìîîáðàáîò- êè â çàíåâîëåííîì ñîñòîÿíèè (âðåìÿ âûäåðæêè — 0,5–2,5 ìèí); - îõëàæäåíèÿ äî òåìïåðàòóðû íèæå Ìs; - íàãðåâà äî òåìïåðàòóðû, äîñòàòî÷íîé äëÿ îáåñïå÷åíèÿ 30–70% âîññòàíîâëåíèÿ èñõîäíîé ôîðìû; - çàêëþ÷èòåëüíîé äåôîðìàöèè â íàïðàâëåíèè, ïðîòèâîïîëîæíîì èçìåíåíèþ èñõîäíîé ôîðìû. Åñòåñòâåííî, ÷òî ïðè òàêîé îáðàáîòêå â ìàòåðèàëå ôîðìèðóåòñÿ ñëîæíîå óïðóãî-ïëàñòè÷åñêîå ñîñòîÿíèå, è â ðåçóëüòàòå ìû íàá- ëþäàåì íîâûå ýôôåêòû (ðèñ. 3). Âîçíèêàåò âîïðîñ, íàáëþäàþòñÿ ëè ìàðòåíñèòíûå ïðåâðàùåíèÿ è îáóñëîâëåííûå èìè ñâîéñòâà ïðè ñâåðõâûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ, êîãäà óïðóãèå íàïðÿæåíèÿ ëèáî íå âîçíèêàþò, ëèáî äîëæíû áûñ- òðî ðåëàêñèðîâàòü? Òàêèå ýêñïåðèìåíòû áûëè ïðîäåëàíû íà ñïëà- âàõ ZrRh, ZrIr, HfNi. Õàðàêòåðèñòè÷åñêèå òåìïåðàòóðû ïðåâðàùå- íèÿ äëÿ âûøåóïîìÿíóòûõ ñïëàâîâ ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå 2.  ñïëàâå ZrRh íàáëþäàåòñÿ 100% âîññòàíîâëåíèå ôîðìû.  ñïëàâå ZrIr ïðè îòíîñèòåëüíî íèçêèõ ñêîðîñòÿõ íàãðåâà (1°/ñåê) ýôôåêò ïàìÿòè ôîðìû íå íàáëþäàåòñÿ, íî îí ðàâåí 70–75% â ñëó- ÷àå, åñëè ñêîðîñòü íàãðåâà ñîñòàâëÿåò ∼ 100°/ñåê.  ñïëàâå HfNi ýôôåêò ïàìÿòè ôîðìû íå íàáëþäàåòñÿ ïðè ëþáûõ ñêîðîñòÿõ íà- Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 177 Ðèñ. 3. Ýôôåêò ïàìÿòè ôîðìû: a — îáðàòèìûé; á — äâîéíàÿ îáðàòè- ìîñòü (double reversible). 178 Þ. Í. Êîâàëü ãðåâà (îò íèçêèõ äî 100°/ñåê). Âåðîÿòíî, â ýòîì ñëó÷àå ïðîèñõî- äèò ðåëàêñàöèÿ óïðóãèõ íàïðÿæåíèé, è âîññòàíîâëåíèå ôîðìû íå èìååò ìåñòà, õîòÿ òèïè÷íàÿ ïåòëÿ ÌÏ ôèêñèðóåòñÿ ìåòîäîì òåì- ïåðàòóðíîãî èçìåíåíèÿ ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ (ðèñ. 4). Èññëåäîâàíèÿ òåðìîóïðóãîãî ìàðòåíñèòà ïîêàçàëè, ÷òî ïðè íà- ãðåâå ìåæôàçíàÿ ãðàíèöà ïåðåìåùàåòñÿ â ñòîðîíó ìàðòåíñèòà ïî òîìó æå ïóòè (íî â îáðàòíîì ïîðÿäêå), ïî êîòîðîìó îíà äâèãàëàñü ïðè îõëàæäåíèè â ñòîðîíó âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ôàçû. Òàêîé æå õàðàêòåð ïåðåìåùåíèÿ ìåæôàçíûõ ãðàíèö íàáëþäàëñÿ ïðè òåð- ìîöèêëèðîâàíèè è â ñïëàâàõ, â êîòîðûõ òåìïåðàòóðíûå îáëàñòè ïåðåõîäîâ À→Ì è Ì→À ðàçäåëåíû ñîòíÿìè ãðàäóñîâ.  ñïëàâå Cu–Al–Zn (ðèñ. 5) [10] ïîñëå çàêàëêè ïðè óñêîðåííîì íàãðåâå ¹ Ñïëàâ Õàðàêòåðèñòè÷åñêèå òåìïåðàòóðû, °Ñ Ñòåïåíü âîññòàíîâëåíèÿ ôîðìûMs Mf As Af 1 ZrRh 480 350 570 680 100 2 ZrIr 740 710 880 940 70–75 3 ZrIr 1130 1060 1130 1175 – ÒÀÁËÈÖÀ 2. Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ äëÿ ñïëàâà NiHf. Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 179 (30°/ñåê) ïðåâðàùåíèå Ì→À íàáëþäàëîñü â îáëàñòè 420°Ñ (Às)–510°Ñ (Àf). Ïîñëå ñòàðåíèÿ ïðè 520°Ñ, âûçûâàþùåãî âûäåëå- íèå ÷àñòèö α-ôàçû è óïîðÿäî÷åíèå â β-ìàòðèöå, ãèñòåðåçèñ óìåíü- øàåòñÿ íà ∼ 300°Ñ (Às = 130°Ñ, Àf = 150°Ñ). Óìåíüøåíèå ãèñòåðåçè- ñà (äî ∼ 30°Ñ) ñîïðîâîæäàëîñü ïîëíûì âîññòàíîâëåíèåì èñõîäíîé ôîðìû, ÷òî õàðàêòåðíî äëÿ ñïëàâîâ ñ òåðìîóïðóãèì ìàðòåíñèòîì. Ðèñ. 5. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ äëÿ ñïëàâà CuAlZn (a, á) è äèëàòîìåòðè÷åñêèå êðèâûå (â, ã), ïîëó÷åííûå ïîñëå ðàç- íûõ ðåæèìîâ òåðìîîáðàáîòêè: a è â — îõëàæäåíèå ñî ñêîðîñòüþ 2000°C/ñåê; á è ã — îõëàæäåíèå ñî ñêîðîñòüþ ∼ 200°C/ñåê. 180 Þ. Í. Êîâàëü Òàêèì îáðàçîì, áëàãîäàðÿ ñîçäàíèþ óñëîâèé äëÿ ñîõðàíåíèÿ óïðóãèõ íàïðÿæåíèé, çàïàñàåìûõ ïðè ïðÿìîì ÌÏ, óäàëîñü íà- áëþäàòü «íàâåäåííóþ» òåðìîóïðóãîñòü â ñïëàâå, â êîòîðîì ïðè îáû÷íûõ óñëîâèÿõ ãèñòåðåçèñ âåñüìà âåëèê (∼ 350°Ñ), à âîññòàíîâ- ëåíèå ôîðìû ñîñòàâëÿëî âñåãî ëèøü ∼ 10%. Ïîäòâåðæäåíèåì ïðàâèëüíîñòè îáúÿñíåíèÿ íàáëþäàåìîãî ýô- ôåêòà, ÿâëÿþòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå íà- ìè è â ðàáîòå [11] íà òèïè÷íîì íåòåðìîóïðóãîì áèíàðíîì ñïëàâå Fe–Ni. Ïîñëå ñëîæíîé òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè, ñâÿçàííîé ñ òåðìî- öèêëèðîâàíèåì ÷àñòè÷íî ïðåâðàùåííîãî àóñòåíèòà â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð Ms–As (îáðàçöû ñïëàâà Fe–32,8Ni ïðåäâàðèòåëüíî î÷åíü ìåäëåííî îõëàæäàëè ñ ïå÷üþ îò òåìïåðàòóðû ãîìîãåíèçà- öèè) áûëè ñîçäàíû óñëîâèÿ äëÿ ïîëíîãî ñîõðàíåíèÿ âêëàäà óïðó- ãîé ýíåðãèè, çàïàñàåìîé ïðè ïðÿìîì ÌÏ, â äâèæóùóþ ñèëó îá- ðàòíîãî ÌÏ. Ðåçóëüòàò ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 6. Ðàññìîòðèì ïðîöåññû, èìåþùèå ìåñòî ïðè äèíàìè÷åñêîé ðå- ëàêñàöèè íàïðÿæåíèé, îáóñëîâëåííûõ ÌÏ. Óäîáíûì ìîäåëüíûì ìàòåðèàëîì äëÿ èçó÷åíèÿ ÌÏ è ÝÏÔ ÿâ- ëÿþòñÿ ñïëàâû ñèñòåìû Cu–Al–Ni. Îíè èññëåäîâàíû ìíîãèìè àâ- òîðàìè, ðåçóëüòàòû èõ ðàáîò îáîáùåíû â ðÿäå îáçîðîâ [12–14]. Ðèñ. 6. Èçìåíåíèå âåëè÷èíû ïðîãèáà (δ) êàê ôóíêöèÿ òåìïåðàòóðû (Ò) äëÿ áèíàðíîãî ñïëàâà Fe–32,8 âåñ.% Ni. Ïðåäâàðèòåëüíàÿ îáðàáîòêà — ÷àñòè÷íîå γ→α ïðåâðàùåíèå ñ îäíîâðåìåííûì ïðèëîæåíèåì íàãðóçêè P0, 10 öèêëîâ α↔γ ïðåâðàùåíèÿ áåç ãðóçà. Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 181 Ñðåäè ýòèõ ðàáîò ñëåäóåò îòìåòèòü èññëåäîâàíèÿ «êëèíîâèäíîãî» γ′-ìàðòåíñèòà è äâîéíèêîâàíèÿ γ′-êðèñòàëëîâ [15, 16]. Êëèíîâèä- íûé ìàðòåíñèò îáðàçóåòñÿ ó òðåùèí, íà óãëàõ îáðàçöîâ è ïðåä- ñòàâëÿåò ñîáîé áèêðèñòàëë. Ïðè ôîðìèðîâàíèè îáðàçóþùèõ åãî γ′- êðèñòàëëîâ íàïðàâëåíèÿ ìàðòåíñèòíûõ ñäâèãîâ áëèçêè ê ïðîòèâî- ïîëîæíûì. Êðîìå òîãî, âíóòðè êðèñòàëëèòîâ îáðàçóþòñÿ (1−2−1)γ′- äâîéíèêè, ïðè÷åì ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ñîãëàñóþòñÿ ñ òåî- ðåòè÷åñêèì ðàñ÷åòîì [16, 17]. Òàêèå äåôîðìàöèîííûå äâîéíèêè (1−2−1)γ′, îáåñïå÷èâàþò ðåëàêñàöèþ íàïðÿæåíèé ïðåâðàùåíèÿ [18]. Íàêîïëåííàÿ â ëèòåðàòóðå èíôîðìàöèÿ î ìàðòåíñèòíîì β1↔γ′- ïðåâðàùåíèè â ñïëàâå Cu–Al–Ni è äåôîðìàöèîííîì äâîéíèêîâà- íèè γ′-ôàçû áûëè èñïîëüçîâàíû äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ äåôîðìàöèîí- íûõ è ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè β1→γ′ è γ′→β1 ïåðåõîäàõ [18, 19]. Çàäà÷à óïðîùàëàñü, ïîñêîëüêó îáúåìíûå èçìåíåíèÿ, ñâÿçàí- íûå ñ ìàðòåíñèòíîé ïåðåñòðîéêîé, â ðàññìàòðèâàåìîé ñèñòåìå íå- âåëèêè [14], è èìè ìîæíî ïðåíåáðå÷ü. Ñîãëàñíî ìîäåëè îáëàñòü Ðèñ. 7. Ñõåìà ïëîñêîñòåé ñêîëüæåíèÿ m = (331 − )β1 è K1 = (121)γ′ è íàïðàâ- ëåíèÿ ñäâèãà d0 = [11 − 0]β1 è η1 = [1 − ; 0,7954; 0,5907]γ′ ïðè ñäâèãàõ γ0 è s; õγ, óγ è zγ — ïðîåêöèè η1 íà îñè xì, yì, zì. 182 Þ. Í. Êîâàëü èñõîäíîé ôàçû, èìåþùàÿ ñôåðè÷åñêóþ ôîðìó, òðàíñôîðìèðóåòñÿ â ýëëèïñîèä ñ ãëàâíûìè îñÿìè à0, b0, c0, ãäå à0 > b0 > c0 è b0 = 1, à âíóòðè ýëëèïñîèäà ïîä äåéñòâèåì ìàðòåíñèòíûõ íàïðÿæåíèé ïî- ÿâëÿåòñÿ äåôîðìàöèîííûå äâîéíèêè òèïà (121)γ′ èëè (1−2−1)γ′. Ïðè äâîéíèêîâàíèè íåáîëüøàÿ ñôåðè÷åñêàÿ îáëàñòü âíóòðè áîëüøîãî ýëëèïñîèäà òðàíñôîðìèðóåòñÿ â äâîéíèêîâóþ îáëàñòü â ôîðìå ýë- ëèïñîèäà ñ ãëàâíûìè îñÿìè à1, b1, c1 èëè à2, b2, c2, ñîîòâåòñòâåííî (çäåñü à > b > c, b = 1). Ìàðòåíñèòíàÿ è äâîéíèêîâàÿ äåôîðìàöèÿ ðàññìàòðèâàþòñÿ â ïðèáëèæåíèè ÷èñòîãî ñäâèãà. Ýëëèïñîèäû äå- ôîðìàöèè ïðè äâîéíèêîâûõ ñäâèãàõ s121 è s1−2−1 è ìàðòåíñèòíîì ñäâèãå γ0 ñòðîèëèñü ñîãëàñíî [20].  ñëó÷àå äâîéíèêîâàíèÿ (121)γ′, íàïðàâëåíèÿ äâîéíèêîâîãî è ìàðòåíñèòíîãî ñäâèãîâ áëèçêè ê àíòèïàðàëëåëüíûì; ðèñ. 7. Íà ðèñ. 8 ïîêàçàíà âçàèìíàÿ îðèåíòèðîâêà ãëàâíûõ îñåé ýë- ëèïñîèäîâ äëÿ ñäâèãîâ γ0, s121 è s1−2−1. Ìåæäó ðàññìîòðåííûìè äâîé- íèêîâîé è ìàðòåíñèòíîé äåôîðìàöèÿìè â ñïëàâå Cu–Al–Ni íà- áëþäàåòñÿ îïðåäåëåííîå ñîîòâåòñòâèå ñîãëàñíî ñîîòíîøåíèÿì (7) è (8) (ñì. íèæå). Îíè îïðåäåëÿþò óñëîâèÿ ðàçäâîéíèêîâàíèÿ òåð- ìîóïðóãîãî γ′-ìàðòåíñèòà ïðè íàãðåâå. Äëÿ (1−2−1)γ′ äâîéíèêà îðèåíòàöèîííîå ñîîòâåòñòâèå áëèçêî ê ñî- îòíîøåíèþ: a0⎮⎮c1, c0⎮⎮a1, b0⎮⎮b1. (7)  ýòîì ñëó÷àå ìàðòåíñèòíûå íàïðÿæåíèÿ âäîëü îñåé a0 è c0 ÷àñ- òè÷íî ðåëàêñèðóþò, à âäîëü b0 — ïðè äâîéíèêîâàíèè âîîáùå íå âîçíèêàþò. Ýòî, òàê íàçûâàåìûå, õèìè÷åñêèå äâîéíèêè, ïîñêîëü- êó îòñóòñòâóþò íàïðÿæåíèÿ, ñïîñîáñòâóþùèå èõ èñ÷åçíîâåíèþ (ðàçäâîéíèêîâàíèþ) ïðè ïîñëåäóþùåì íàãðåâå. Äëÿ äâîéíèêà (1−2−1)γ′ îðèåíòàöèîííîå ñîîòâåòñòâèå áëèçêî ê ñî- îòíîøåíèþ: a0⎮⎮b2, c0⎮⎮a2, b0⎮⎮c2. (8)  ýòîì ñëó÷àå äâîéíèêîâàíèå âûçûâàåò ðåëàêñàöèþ ðàñòÿãèâàþ- ùèõ ìàðòåíñèòíûõ íàïðÿæåíèé âäîëü ñ0 è íå âëèÿåò íà ñîîòâåòñò- âóþùèå íàïðÿæåíèÿ âäîëü b0, îäíàêî ñòèìóëèðóþò èñ÷åçíîâåíèå (ðàçäâîéíèêîâàíèå) äâîéíèêà (1−2−1)γ′ ïðè ïîñëåäóþùåì íàãðåâå. Äâîéíèêè, îðèåíòàöèÿ êîòîðûõ îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèÿìè (8), íàçûâàþòñÿ ãèáðèäíûìè [18]. Äëÿ ðàçäâîéíèêîâàíèÿ õèìè- ÷åñêèõ äâîéíèêîâ íåîáõîäèìî ïîÿâëåíèå âäîëü îñè ñ1 (à1) íàïðÿ- æåíèé ðàñòÿæåíèÿ σ′ð (ñæàòèÿ σ′ñ), èíäóöèðîâàííûõ õèìè÷åñêîé äâèæóùåé ñèëîé ïðåâðàùåíèÿ Ì→À, [13]. Ýòî èìååò ìåñòî ïðè íàãðåâå âûøå Ò0, êîãäà ìåæôàçíàÿ ãðàíèöà ïðèáëèæàåòñÿ íåïî- ñðåäñòâåííî ê ãðàíèöå äâîéíèêà. Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 183 Íà ðèñ. 9 ïðèâåäåíà ñõåìà, ïîÿñíÿþùàÿ êàê íàïðÿæåíèÿ (ïî- êàçàíû ñòðåëêàìè), âîçäåéñòâóþùèå ñî ñòîðîíû ìàòðèöû íà êðèñòàëë ìàðòåíñèòà, óìåíüøàþòñÿ ïðè ïîÿâëåíèè â íåì äåôîð- ìàöèîííîãî (õèìè÷åñêîãî) äâîéíèêà [18, 21]. Íàïðÿæåíèÿ τ, âîç- äåéñòâóþùèå ñî ñòîðîíû ìàòðèöû íà êðèñòàëë, óðàâíîâåøèâàþò- ñÿ ðåàêòèâíûìè íàïðÿæåíèÿìè ÷àñòè÷íî ðåëàêñèðóÿ ïðè ýòîì. Ýòî ñòèìóëèðóåò äàëüíåéøèé ðîñò γ′-êðèñòàëëîâ â β1-ìàòðèöå.  [18] áûëè ïðèáëèæåííî îöåíåíû íàïðÿæåíèÿ ðàçäâîéíèêîâà- íèÿ τðä â ñïëàâå Cu–Al–Ni ïðè òåìïåðàòóðå Àf. Ðàññìàòðèâàëè γ′- êðèñòàëë ñ ïëîñêîñòüþ ãàáèòóñà m = (331−)β1 è âíóòðåííèì äâîéíè- êîâàíèåì (121)γ′. Ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî τðä èíäóöèðóåòñÿ õèìè÷åñ- êîé äâèæóùåé ñèëîé ΔF ïðè γ′→β1-ïðåâðàùåíèè, îòíîñèòåëüíàÿ âåëè÷èíà ñóììû îáúåìîâ íåñäâîéíèêîâàííîé è ñäâîéíèêîâàííîé ÷àñòåé γ′-êðèñòàëëà ñîñòàâëÿåò 1 (Vγ + Vs = 1), îòíîøåíèå îáúåìîâ Vγ è Vs ñîñòàâëÿåò Vγ/Vs = s/γ0. Ïðåäïîëàãàëîñü òàêæå, ÷òî ìàðòåíñèò- íûå íàïðÿæåíèÿ, âûçâàâøèå äâîéíèêîâàíèå, ïðè íàãðåâå ñòðå- ìÿòñÿ ê íóëþ. Âåëè÷èíó τðä îöåíèâàëè èç ñîîòíîøåíèÿ: sτðä = ΔÍ(Àf − Ò0)/Ò0, (9) ãäå ïðàâàÿ ÷àñòü — âûðàæåíèå ΔFγ′→β1; ΔH = 63 Äæ/ñì3 [25], Vs = 0,3; Vγ = 0,7; Ò0 = 0,5(Àf + Ìf). Îêàçàëîñü, ÷òî τðä > τä, ãäå τä — êðèòè÷åñ- êèå íàïðÿæåíèÿ äâîéíèêîâàíèÿ (ñîãëàñíî [22] τä = 9 ÌÏà).  [18–19] ðàññìîòðåíû àêêîìîäàöèîííûå è ðåëàêñàöèîííûå ïðîöåññû â ìàðòåíñèòå ñïëàâîâ ñèñòåìû Cu–Al–Ni ïðè ïðîÿâëå- íèè ýôôåêòà ïàìÿòè ôîðìû. Èññëåäîâàí ñëó÷àé êîãäà îáðàçåö îõëàæäàëè â óñëîâèÿõ âíåø- íèõ íàïðÿæåíèé, à íàãðåâàëè ëèáî â òåõ æå óñëîâèÿõ èëè â ðàç- ãðóæåííîì ñîñòîÿíèè. Îêàçàëîñü, ÷òî îáðàòèìàÿ äåôîðìàöèÿ â ýòîì ñëó÷àå íåâåëèêà. Äàæå ïðè âíåøíèõ íàïðÿæåíèÿõ ïðîñòîãî Ðèñ. 8. Ñòåîðåîãðàôè÷åñêàÿ ïðîåêöèÿ îñåé ðàñòÿæåíèÿ L1 è îñåé a, b, c (ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè èíäåêñàìè) ýëëèïñîèäîâ äåôîðìàöèè [18]. 184 Þ. Í. Êîâàëü (îäíîîñíîãî) ðàñòÿæåíèÿ, áëèçêèõ ê ðàçðóøàþùèì, óäëèíåíèå íå ïðåâûøàëî 1,5%, òîãäà êàê ïðè ìàðòåíñèòíîì ñäâèãå γ0 = 0,11 îíî äîëæíî ñîñòàâëÿòü îêîëî 5%. Áûëî ïðåäïîëîæåíî, ÷òî â óñëîâèÿõ äåéñòâèÿ âíåøíèõ íàïðÿæåíèé êðèñòàëëû ìàðòåíñèòà îõëàæäå- íèÿ òàêæå ñîäåðæàò äåôîðìàöèîííûå äâîéíèêè òèïà (1−2−1)γ′′, îáåñ- ïå÷èâàþùèå ñîîòâåòñòâèå ìåæäó ôîðìîé èñõîäíîé îáëàñòè β1-ôà- çû è ôîðìîé êðèñòàëëà γ′-ìàðòåíñèòà. Òîãäà â îïòèìàëüíûõ óñëî- âèÿõ äëÿ ðîñòà îêàçûâàåòñÿ òå γ′-êðèñòàëëû, â êîòîðûõ ñèñòåìû ìàðòåíñèòíîãî γ′0 è äâîéíèêîâîãî ñäâèãîâ áëàãîïðèÿòíî îðèåíòè- ðîâàíû îòíîñèòåëüíî âíåøíèõ íàïðÿæåíèé. Ìåõàíèçì ðîñòà êðèñ- òàëëà γ′-ìàðòåíñèòà ïðè îõëàæäåíèè â ïîëå íàïðàâëåííîé âíåø- íåé ðàñòÿãèâàþùåé íàãðóçêè ñâÿçàí ñ äâóìÿ ïðîöåññàìè: ñäâèãîì γ0, îáåñïå÷èâàþùåì óäëèíåíèå îáðàçöà; ñäâèãîì s1−2−1, îáåñïå÷èâàþ- ùåì ðåëàêñàöèþ ìàðòåíñèòíûõ íàïðÿæåíèé, çàäåðæèâàþùèõ ðîñò. ×òîáû ñòèìóëèðîâàòü îáà ýòè ïðîöåññà îñü ðàñòÿæåíèÿ L äîëæíà íàõîäèòüñÿ ìåæäó îñÿìè à0 è à2 (ðèñ. 10, îáëàñòü ²). Òàêîå ïîëîæåíèå îñè ðàñòÿæåíèÿ îáóñëàâëèâàåò îòíîñèòåëüíî íåáîëüøîå (1,5%) óäëèíåíèå îáðàçöà ïðè îõëàæäåíèè åãî â èíòåð- âàëå òåìïåðàòóð À→Ì-ïðåâðàùåíèÿ â óñëîâèÿõ äåéñòâèÿ ðàñòÿ- ãèâàþùåé íàãðóçêè.  ñëó÷àå ðàçãðóçêè îáðàçöà ïðè íàãðåâå äëÿ çàâåðøåíèÿ Ì→À-ïåðåõîäà è ïîëíîãî âîññòàíîâëåíèÿ ôîðìû îá- ðàçöà íå òðåáóåòñÿ ïåðåãðåâà âûøå òî÷êè Àf, ñîîòâåòñòâóþùåé ïðåâðàùåíèþ â îòñóòñòâèè âíåøíèõ íàïðÿæåíèé. Åñëè îáðàçåö íàãðåâàåòñÿ â íàãðóæåííîì ñîñòîÿíèè, òåìïåðàòóðà çàâåðøåíèÿ Ì→À-ïåðåõîäà è, ñëåäîâàòåëüíî, âîññòàíîâëåíèÿ ôîðìû ïîâûøà- åòñÿ îò Àf äî À′f â ñâÿçè ñ äîïîëíèòåëüíîé ðàáîòîé õèìè÷åñêîé äâèæóùåé ñèëû, îáåñïå÷èâàþùåé ðàçäâîéíèêîâàíèå ìàðòåíñèòà. Âåëè÷èíó À′f→Àf ìîæíî ïðèáëèæåííî îöåíèòü ñîîòíîøåíèåì: σð[γ0cosϕ⋅cos(180° − λ) + s⋅cosϕ1⋅cosλ1] ≈ −ΔH(Àf − À′f)T0 −1, (10) Ðèñ. 9. Ñõåìà ìàðòåíñèòíîãî êðèñòàëëà â àóñòåíèòíîé ìàòðèöå; θ — óãîë ìåæäó ñîîòâåòñòâóþùèìè êðèñòàëëè÷åñêèìè ïëîñêîñòÿìè àóñòåíèòà (1) è ìàðòåíñèòà (2) (à); á — íà÷àëüíîå ñìåùåíèå β0; â — óìåíüøåííîå ñìåùå- íèå β è âíóòðåííèé äâîéíèê (3), [18]. Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 185 ãäå σð — âíåøíÿÿ íàãðóçêà; γ0 è s — ìàðòåíñèòíûé è äâîéíèêî- âûé ñäâèãè. Ëåâàÿ ÷àñòü ôîðìóëû (10) — ìåõàíè÷åñêàÿ ðàáîòà âíåøíèõ ñèë, ïðîòèâîäåéñòâóþùèõ îáðàòíîìó ïðåâðàùåíèþ è ðàçäâîéíèêîâàíèþ, à ïðàâàÿ ÷àñòü — óâåëè÷åíèå õèìè÷åñêîé äâèæóùåé ñèëû Ì→À-ïðåâðàùåíèÿ â ðåçóëüòàòå íàãðåâà îò Àf äî À′f.  ñëó÷àå σð = 75 ÌÏà ðàñ÷åòíîå çíà÷åíèå (À′f − Àf) = 9°. Òàêèì îáðàçîì, â óñëîâèÿõ âíåøíåé íàãðóçêè ñèñòåìà äåôîð- ìàöèîííîãî äâîéíèêîâàíèÿ, îáåñïå÷èâàþùàÿ ñîîòâåòñòâèå ìåæäó ôîðìîé èñõîäíîé îáëàñòè β1-ôàçû è ñîîòâåòñòâóþùåé îáëàñòüþ γ′ ìàðòåíñèòà, íå èçìåíÿåòñÿ è íàêëàäûâàåò îãðàíè÷åíèÿ íà âåëè- ÷èíó ìàêðîäåôîðìàöèè îáðàçöà ïðè îõëàæäåíèè ñïëàâà â óñëîâè- ÿõ äåéñòâèÿ âíåøíèõ íàïðÿæåíèé. Ðèñ. 10. Ñòåðåîãðàôè÷åñêàÿ ïðîåêöèÿ: ñõåìà îáëàñòåé ðàñòÿæåíèÿ è ñæàòèÿ ïðè ñäâèãàõ γ0 è s3 (ìàðòåíñèòíîì è ïðè (101)γ′ äâîéíèêîâàíèè). Ïðÿìûå, ïåðåñåêàþùèåñÿ â òî÷êå b1 — ñëåäû êðóãîâûõ ñå÷åíèé ïðè òðàíñôîðìàöèè åäèíè÷íîé ñôåðû â ýëëèïñîèä ïðè ñäâèãå γ0, à â òî÷êå b3 ïåðåñåêàþòñÿ ñëåäû êðóãîâûõ ñå÷åíèé ïðè òðàíñôîðìàöèè åäèíè÷íîé ñôåðû â ýëëèïñîèä ïðè ñäâèãå s3.  îáëàñòè ðàñòÿæåíèÿ (ñæàòèÿ) ëåæàò òî÷êè a1(c1) ñäâèãà γ0 è òî÷êè a3(c3) äëÿ ñäâèãà s3; çíàêè «+» è «−» óêà- çûâàþò îáëàñòè ðàñòÿæåíèÿ è ñæàòèÿ, ñîîòâåòñòâåííî ïðè ñäâèãå γ0. 186 Þ. Í. Êîâàëü  [25] èññëåäîâàëè îáðàçîâàíèå ìàðòåíñèòà â èíòåðìåòàëëè÷åñ- êîì ñîåäèíåíèè ZrCu. Áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî ïðÿìîå ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå â ZrCu ïðîòåêàåò ïóòåì ñîâìåñòíîãî îáðàçîâàíèÿ äâóõ ìîíîêëèííûõ ìàðòåíñèòíûõ ôàç. Ñòðóêòóðà îäíîé èç íèõ îò- íîñèòñÿ ê òèïó Â19′, â òî âðåìÿ êàê äðóãàÿ ÿâëÿåòñÿ ñâåðõñòðóê- òóðîé ïðåäûäóùåé è îòíîñèòñÿ ê ïðîñòðàíñòâåííîé ãðóïïå Ñm [26]. Äèôôåðåíöèàëüíàÿ ñêàíèðóþùàÿ êàëîðèìåòðèÿ (ðèñ. 11) ïî- çâîëèëà îáíàðóæèòü íå òîëüêî òåìïåðàòóðíûå èíòåðâàëû îáðàçî- âàíèÿ è èñ÷åçíîâåíèÿ óïîìÿíóòûõ âûøå ìàðòåíñèòíûõ ôàç, íî è òåïëîâûå ýôôåêòû, ïðèñóùèå B2↔B19′- è B2↔Cm-ìàðòåíñèòíûì ïåðåõîäàì. Âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ ðåíòãåíîâñêàÿ äèôðàêòîìåòðèÿ ñ ïîñëåäó- þùåé îáðàáîòêîé ðåçóëüòàòîâ ïî ìåòîäó Ðèòâåëüäà ïîçâîëèëà âû- ÿâèòü îáúåìíûå äîëè B19′- è Cm-ìàðòåíñèòíûõ ôàç è èõ òåìïåðà- òóðíûå çàâèñèìîñòè ïðè îõëàæäåíèè è íàãðåâå íà çàìêíóòîì öèê- ëå ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ (ðèñ. 12). Ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ ïîêàçàííûõ íà ðèñ. 11 è 12 ïðèâîäèò ê âûâîäó, ÷òî B19′-ìàðòåí- ñèò, ñâîáîäíûé îò âíóòðåííèõ äåôåêòîâ [26], îáðàçóåòñÿ ïåðâûì, â òî âðåìÿ êàê ñäâîéíèêîâàííûé Cm-ìàðòåíñèò çàâåðøàåò ïðÿìîå ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå. Îáðàòíîå ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå íà÷èíàåòñÿ ñ èñ÷åçíîâåíèÿ B19′-ìàðòåíñèòà. Ýòè ôàêòû äàþò íàì îñíîâàíèå çàêëþ÷èòü, ÷òî ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå â ZrCu èìååò íåòåðìîóïðóãèé õàðàêòåð. Êîíöåïöèÿ òåðìîóïðóãîñòè, ïîäòâåðæ- äåííàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî [2], âêëþ÷àåò òðåáîâàíèå, ñîãëàñíî êîòî- ðîìó ïîðöèè ìàðòåíñèòà, îáðàçîâàâøèåñÿ ïîñëåäíèìè, ïðåâðàùà- þòñÿ â àóñòåíèò ïðè íàãðåâå â ïåðâóþ î÷åðåäü.  ZrCu èìååò ìåñ- òî ïðÿìî ïðîòèâîïîëîæíàÿ ñèòóàöèÿ. Òàêîé ïîðÿäîê îáðàçîâà- íèÿ↔èñ÷åçíîâåíèÿ ìàðòåíñèòíûõ êðèñòàëëîâ â ZrCu ìîæåò òàêæå áûòü ïðè÷èíîé áîëåå èíòåíñèâíîé äèññèïàöèè ýíåðãèè íà ïîëíîì öèêëå ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ, ïîñêîëüêó B2↔Cm-ìàðòåíñèò- íûé ïåðåõîä òðåáóåò ñåðüåçíîãî ïåðåãðåâà ÷åðåç B19′-áàðüåð. Êðîìå òîãî, áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ïàðàìåòðû ðåøåòêè aB19′ è aB2 ñðàâíè- âàþòñÿ ïðè îõëàæäåíèè ïðè òåìïåðàòóðå Ms (ðèñ. 13). Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå îðèåíòàöèîííîå ñîîòíîøåíèå äëÿ ZrCu [100]B2⏐⏐[100]B19′, (011)B2⏐⏐(001)B19′, (011)B2⏐⏐(010)B19′, óñòàíîâëåííîå â [21], ñòàíîâèòñÿ ïîíÿòíî, ÷òî èäåàëüíîå ñîâïàäåíèå (100) ìåæ- ïëîñêîñòíûõ ðàññòîÿíèé ÿâëÿåòñÿ ïðè÷èíîé ïåðâîî÷åðåäíîãî îáðà- çîâàíèÿ B19′-ìàðòåíñèòà ïðè ïðÿìîì ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè. Âûøåóïîìÿíóòûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîçâîëèëè óñòà- íîâèòü ìåõàíèçì ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ â èíòåðìåòàëëè÷åñ- êîì ñîåäèíåíèè ZrCu. Òàêèì îáðàçîì, B19′-ìàðòåíñèòíûå êðèñ- òàëëû, ôîðìèðóþùèåñÿ èçíà÷àëüíî, âûçûâàþò óïðóãèå íàïðÿæå- íèÿ â îêðóæàþùåì àóñòåíèòå. Ðåëàêñàöèÿ ýòèõ íàïðÿæåíèé ïðî- òåêàåò íå ïóòåì ñîçäàíèÿ âíóòðåííèõ äåôåêòîâ, à çà ñ÷åò îáðàçî- âàíèÿ ïî ñîñåäñòâó íîâîé ìàðòåíñèòíîé ôàçû (Cm-ìàðòåíñèòà), êî- Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 187 Ðèñ. 11. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé äèôôåðåíöèàëüíîé ñêàíèðóþùåé êàëî- ðèìåòðèåé (DSC) âòîðîãî öèêëà ÌÏ â ñïëàâå ZrCu (ñêîðîñòü íàãðåâà 10°C/ìèí; 1 — B2↔B19′, 2 — B2↔Cm). Ðèñ. 12. Îáúåìíûå äîëè B2-ôàçû, Cm- è B19′-ìàðòåíñèòíûõ ôàç, îïðå- äåëåííûå èç âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ðåíòãåíîâñêîé äèôðàêòîìåòðèè ñ îá- ðàáîòêîé ðåçóëüòàòîâ ïî ìåòîäó Ðèòâåëüäà ïðè çàìêíóòîì öèêëå ìàð- òåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ â ñïëàâå ZrCu. 188 Þ. Í. Êîâàëü òîðàÿ î÷åíü áëèçêà B19′ ñòðóêòóðíî è ñëåãêà îòëè÷àåòñÿ óïîðÿäî- ÷åíèåì (ïàðàìåòðû a, b óäâîåíû ïðè òåõ æå ïàðàìåòðå ñ è óãëå ìî- íîêëèííîñòè). Êàê òîëüêî óïðóãèå íàïðÿæåíèÿ ðåëàêñèðóþò óêà- çàííûì âûøå ïóòåì, îáðàçîâàíèå B19′-ìàðòåíñèòà îïÿòü ñòàíîâèò- ñÿ ýíåðãåòè÷åñêè âûãîäíûì, ïîñëåäóþùåå îáðàçîâàíèå åãî êðèñ- òàëëîâ ñíîâà âûçûâàåò ïîÿâëåíèå óïðóãèõ íàïðÿæåíèé, è èõ ðå- ëàêñàöèÿ ñíîâà ïîâòîðÿåòñÿ è ò.ä. Ñ îïðåäåëåííîãî ìîìåíòà ôîðìè- ðóåòñÿ òîëüêî âíóòðåííå ñäâîéíèêîâàííûé Cm-ìàðòåíñèò, ïðè÷åì â ýòîì ñëó÷àå ðåëàêñàöèÿ âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé, óæå îñóùåñòâ- ëÿåòñÿ ïî «íîðìàëüíîìó» ìåõàíèçìó äîïîëíèòåëüíîãî ñäâèãà ñ èí- âàðèàíòíîé ðåøåòêîé. Îáðàòíîå ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå íà÷è- íàåòñÿ ñíîâà ñ èñ÷åçíîâåíèÿ B19′-ìàðòåíñèòà ïîñëå ñèëüíîãî ïåðå- ãðåâà, ïîñêîëüêó Cm-ìàðòåíñèò ñòàáèëèçèðóåò ñâîåãî B19′-ïðåä- øåñòâåííèêà.  ðåçóëüòàòå ìû èìååì çíà÷èòåëüíûé ãèñòåðåçèñ ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ ïðè çíà÷èòåëüíîé ìàêðîñòðóêòóðíîé îáðàòèìîñòè, îòðàæàþùåéñÿ â ïðàêòè÷åñêè ïîëíîì âîññòàíîâëå- íèè ôîðìû ïðè ÝÏÔ. Òàêàÿ íåîáû÷íàÿ ñèòóàöèÿ âîçìîæíà áëàãî- äàðÿ âûøåóïîìÿíóòîìó ìåõàíèçìó îáðàçîâàíèÿ Ñm-ìàðòåíñèòà, êîòîðûé âûïîëíÿåò ðîëü ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â äàííîì êîí- êðåòíîì ñëó÷àå. Ðèñ. 13. Èçìåíåíèå ïàðàìåòðîâ ðåøåòêè Â2-, Cm- è B19′-ôàç îïðåäåëåí- íûå èç âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ðåíòãåíîâñêîé äèôðàêòîìåòðèè ñ îáðàáîò- êîé ðåçóëüòàòîâ ïî ìåòîäó Ðèòâåëüäà ïðè çàìêíóòîì öèêëå ìàðòåíñèò- íîãî ïðåâðàùåíèÿ â ñïëàâå ZrCu. Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 189 Äî ñèõ ïîð ìû ðàññìàòðèâàëè òîëüêî óïðóãèå íàïðÿæåíèÿ, åñòåñòâåííûì îáðàçîì âîçíèêàþùèå ïðè ïðîòåêàíèè ïðÿìîãî ÌÏ. Âîçíèêàåò âîïðîñ, âîçìîæíî ëè ââåñòè â ñèñòåìó ìàðòåíñèò- íûå êðèñòàëëû–ìàòðèöà äîïîëíèòåëüíûå èñòî÷íèêè âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé? Ïî-âèäèìîìó, äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî ñîçäàòü èíûå èñòî÷íèêè âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé, êîòîðûå îêàçûâàëè áû òàêîå æå äåéñòâèå íà îáðàòíîå ÌÏ, êàê è óïðóãèå ïðåâðàùåíèÿ, çàïà- ñàåìûå ïðè ïðÿìîì ÌÏ. Ìíîãî÷èñëåííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðå- çóëüòàòû, ïîëó÷åííûå íàìè, ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî âûäåëèâ- øèåñÿ ïðè ðàñïàäå ÷àñòèöû ìîãóò áûòü èñòî÷íèêàìè òàêèõ íà- ïðÿæåíèé, åñëè îíè êîãåðåíòíû ñ ìàòðèöåé è íå òåðÿþò êîãåðåí- òíîñòè ñ ìàðòåíñèòíûìè êðèñòàëëàìè, îáðàçóþùèìèñÿ â òîé æå ñðåäå. Ýêñïåðèìåíòû áûëè âûïîëíåíû íà ñïëàâàõ ñèñòåìû Fe–Ni–X, ãäå Õ — òðåòèé (÷åòâåðòûé) ëåãèðóþùèé ýëåìåíò. Âëèÿíèå ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ íà õàðàêòåðèñòèêè ÌÏ òàêèõ ñïëàâîâ ïðåäñòàâëåíî â òàáë. 3. Ýëåìåíòàìè, êîòîðûå ñîçäàþò ïå- ðåñûùåííûé òâåðäûé ðàñòâîð â ýòèõ ñïëàâàõ, ÿâëÿþòñÿ Ti, Al, Nb, Ta. Íàëè÷èå ýòèõ ýëåìåíòîâ ïðèâîäèò â ïðîöåññå îòæèãà ê îáðàçî- âàíèþ äâóõ ñèñòåì âûäåëåíèé: γ′ â âèäå ñôåðè÷åñêèõ âêëþ÷åíèé è γ′′ â âèäå ïëàñòèí÷àòûõ âûäåëåíèé (ðèñ. 14). ×àñòèöû γ′-ôàçû âû- äåëÿþòñÿ â ïðîöåññå îòæèãà ñïëàâîâ Fe–Ni–Co–Ti ïðè áîëåå âûñî- êèõ òåìïåðàòóðàõ è çà áîëåå êîðîòêîå âðåìÿ (750°Ñ, 3 ÷àñà), ÷åì ÷àñòèöû γ′′-ôàçû â ñïëàâàõ Fe–Ni–Nb(Òà) (650°Ñ, 12,5 ÷àñîâ), ïðè ýòîì â îáîèõ ñëó÷àÿõ íàáëþäàåòñÿ ïîëíîå âîññòàíîâëåíèå ôîðìû. Äîáàâêà Ñî ê ýòèì ñïëàâàì ïîâûøàåò òåìïåðàòóðó Ìs, ÷òî óâåëè- ÷èâàåò âåðîÿòíîñòü ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ ýòèõ ñïëàâîâ. Òàê êàê óëó÷øåíèå ýôôåêòà ïàìÿòè ôîðìû â ñïëàâàõ Fe–Pt è Fe–Ni–Co–Ti ñâÿçàíî ñ âûñîêîé òåòðàãîíàëüíîñòüþ ìàðòåíñèòà, îáóñëîâëåííîé óïîðÿäî÷åíèåì ïî L12 êàê âñåãî ñïëàâà â öåëîì, òàê è âûäåëèâøèõñÿ ÷àñòèö, ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî âûñîêàÿ òåòðàãîíàëüíîñòü ìàðòåíñèòà ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì óñëîâèåì äëÿ ïðîÿâëåíèÿ ýôôåêòà ïàìÿòè ôîðìû â ñïëàâàõ íà îñíîâå æåëåçà ñ ÃÖÊ–ÎÖÊ(Ò) ìàðòåíñèòíûì ïðåâðàùåíèåì. Íåïîñðåäñòâåííîå âëèÿíèå óïîðÿäî÷åíèÿ ïî L12 íà òåòðàãîíàëüíîñòü ìàðòåíñèòà áû- ëî ÷åòêî ïîêàçàíî íà ñïëàâàõ Fe3Pt. Êàêîé ôàêòîð êîíòðîëèðóåò ìàðòåíñèòíóþ ñòðóêòóðó ñ ìåëêèìè êîãåðåíòíûìè ÷àñòèöàìè? Òàêîå æå ñàìîå óïîðÿäî÷åíèå L12 â ÷àñòèöàõ, èìåþùèõ ðàçëè÷- íûé ñîñòàâ, íàâîäèò íà ìûñëü, ÷òî òåòðàãîíàëüíîå èñêàæåíèå ðå- øåòêè ìàðòåíñèòà âûçâàíî òåòðàãîíàëüíîé ñèììåòðèåé àòîìíîãî óïîðÿäî÷åíèÿ â ÷àñòèöàõ. ×òîáû ïîäòâåðäèòü ýòî ïðåäïîëîæåíèå, áûëè èññëåäîâàíû ñïëàâû ñèñòåìû Fe–30 âåñ.% Ni–Nb, â êîòîðûõ íàáëþäàåòñÿ âû- äåëåíèå ÷àñòèö γ′′-ôàçû. Ýòè ÷àñòèöû îòëè÷àþòñÿ îò ÷àñòèö γ′-ôà- çû òîëüêî òèïîì ïîðÿäêà, à âñå îñòàëüíûå èõ ñâîéñòâà ïîäîáíû. 190 Þ. Í. Êîâàëü ×àñòèöû γ′′-ôàçû îáðàçóþòñÿ êàê êîãåðåíòíûå, óïîðÿäî÷åííûå ïî òèïó D022 â ôîðìå òîíêèõ ïëàñòèí (ðèñ. 14). Ðàâíîìåðíî ðàñ- ïðåäåëåííûå ìåëêèå ÷àñòèöû γ′′-ôàçû íåïîñðåäñòâåííî âëèÿþò íà çàðîæäåíèå è ðîñò ìàðòåíñèòíûõ êðèñòàëëîâ âñëåäñòâèå èõ íà- ñëåäîâàíèÿ ìàðòåíñèòîì. Íî èõ êðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåøåòêà ïîñëå ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ îêðóæàþùåé èõ ìàòðèöû íå ìåíÿåò- ñÿ, îñòàåòñÿ, ïî-ïðåæíåìó, ÃÖÊ. Áûëî îáíàðóæåíî [23], ÷òî ÷àñ- òèöû γ′′-ôàçû, ïåðâîíà÷àëüíî èìåþùèå òàêóþ æå îðèåíòàöèþ, êàê è àóñòåíèò, èñïûòûâàþò ïåðåîðèåíòàöèþ êàê îòíîñèòåëüíî ìàðòåíñèòà, òàê è àóñòåíèòà, îáðàçîâàâøåãîñÿ â ðåçóëüòàòå îáðàò- ÒÀÁËÈÖÀ 3. Ý ë åì åí òû àò. % È çì åí åí è å M s È çì åí åí è å ãè ñò åð åç è ñà È çì åí åí è å òâ åð ä îñ òè Ì è í è ì àë üí û é ãè ñò åð åç è ñ  û ä åë åí è å ÷ àñ òè ö Âêëàä ýëåìåíòîâ Fe ball. Îñíîâà Ni 26–32 ↓ ↑ Îñíîâà Ti < 5 ↓ ↑ ↑ 50 K γ′ Ëåãèðóþùèé ýëåìåíò Al < 4 ↓ ↑ ± ? Ëåãèðóþùèé ýëåìåíò Nb < 4 ↓ ↑ ↑ 180 K γ′′ Ëåãèðóþùèé ýëåìåíò Ta < 3 ↓ ↑ ↑ 180 K Ëåãèðóþùèé ýëåìåíò Co < 12 ↑ ± ± Ëåãèðóþùèé ýëåìåíò Ðèñ. 14. Òåìíîïîëüíîå èçîáðàæåíèå â ñâåðõñòðóêòóðíîì ðåôëåêñå (100) ÷àñòèö γ′-ôàçû, âûäåëèâøèõñÿ â ñïëàâå Fe–29 Ni–10 Co–5 Ti ñîñòàðåííîì ïðè 750°Ñ, 3 ÷àñà (ñëåâà) è ÷àñòèö γ′′-ôàçû, âûäåëèâøèõñÿ â ñïëàâå Fe–30 Ni–6,8 Nb, ñîñòàðåííîì ïðè 650°Ñ 12,5 ÷àñà (ñïðàâà). Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 191 íîãî ÌÏ. Òàêæå áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî γ′′-÷àñòèöû äåôîðìèðóþò- ñÿ â ïðîöåññå ÌÏ (ðèñ. 15, à). Íå ÿñíî, ïðîèñõîäèò ëè ýòà äåôîð- ìàöèÿ ñäâèãîì èëè äâîéíèêîâàíèåì. Ìîðôîëîãèÿ ìàðòåíñèòà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñìåñü òîíêèõ ïëàñòèí è ëåíòî÷íîãî ìàðòåíñè- òà (ðèñ. 15, á). Íàáëþäàëè ñäâîéíèêîâàííûå ïëàñòèíû ñ ìèäðè- áîì, íî äèñëîêàöèè, ðàñïîëîæåííûå íà ïåðèôåðèè êðèñòàëëà, íå áûëè èäåíòèôèöèðîâàíû. Òåòðàãîíàëüíîñòü ìàðòåíñèòà äîñòèãàëà 2,5% ïîñëå ñòàðåíèÿ â òå÷åíèå 90 Êñ è óìåíüøàëàñü ïðè äàëüíåé- øåé âûäåðæêå. ×àñòèöû γ′ è γ′′ ïðè óñëîâèè èõ ãîìîãåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ÿâ- ëÿþòñÿ èñòî÷íèêîì óïðóãîé ýíåðãèè, âåëè÷èíó êîòîðîé ìîæíî îïèñàòü ñëåäóþùèì âûðàæåíèåì: E = c⋅μ⋅ε2⋅(a/b)/2, (11) ãäå c, μ, a, b îáúåìíàÿ äîëÿ ÷àñòèö, ìîäóëü ñäâèãà, èõ òîëùèíà è äëèíà, ñîîòâåòñòâåííî; ε — äåôîðìàöèÿ, êîòîðóþ èñïûòûâàþò ÷àñòèöû ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè. Âåëè÷èíó μ ìîæíî îöå- íèòü èç êðèâûõ óïðî÷íåíèÿ ïðè äåôîðìàöèè ñïëàâîâ íà îñíîâå Fe [28], ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî ÷àñòèöû íàêëåïûâàþòñÿ íå ìåíüøå, ÷åì ìàòðèöà. Òîãäà ìû ìîæåì ñ÷èòàòü, ÷òî μ ≈ 500/0,002 = 2,5⋅104 MÏa. Áûëî ïîêàçàíî [28], ÷òî ïðè ÌÏ ÷àñòèöû èñïûòûâàþò âðà- ùåíèå âîêðóã îñè [110] íà óãîë 5–6°, ò.å. ε = 2sin6° ∼ 0,2. Ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî c = 0,1, ìû èìååì E = 32 êàë/ìîëü äëÿ ÷àñòè- öû ïëàñòèí÷àòîé ôîðìû ((a/b) = 0,2) è 160 êàë/ìîëü äëÿ ñôåðè- ÷åñêîé ÷àñòèöû. Ýòè âåëè÷èíû ñðàâíèìû ñ äâèæóùåé ñèëîé ÌÏ äëÿ ñïëàâîâ íà îñíîâå Fe–Ni (G ≈ 280 êàë/ìîëü [7]).  ðàìêàõ ïðåäëîæåííîé ìîäåëè äåôîðìàöèÿ ÷àñòèö îïðåäåëÿåò âåëè÷èíó çàïàñàåìûõ óïðóãèõ íàïðÿæåíèé âíå çàâèñèìîñòè îò ïðèðîäû äå- Ðèñ. 15. Ýëåêòðîííàÿ ìèêðîñêîïèÿ ñïëàâà Fe–30 Ni–6,8 Nb ñîñòàðåííî- ãî ïðè 650°C: a — γ′′-÷àñòèöû, óíàñëåäîâàííûå ìàðòåíñèòíûì êðèñòàë- ëîì è äåôîðìèðîâàííûå â ðåçóëüòàòå ìàðòåíñèòíîãî ïðåâðàùåíèÿ. Òåì- íîå ïîëå. á — ìîðôîëîãèÿ ìàðòåíñèòíûõ ïëàñòèí; â — áîëüøèå êðèñ- òàëëû ìàðòåíñèòà, îñòàâøèåñÿ ïîñëå îòæèãà ïðè 700°Ñ. 192 Þ. Í. Êîâàëü ôîðìàöèè (óïðóãàÿ èëè ñòðóêòóðíàÿ äåôîðìàöèÿ, äâîéíèêîâàíèå èëè ïëàñòè÷åñêèé ñäâèã). ×åì áîëüøå îáúåìíàÿ äîëÿ âûäåëèâ- øèõñÿ ÷àñòèö, òåì âûøå óðîâåíü âîçíèêàþùèõ óïðóãèõ íàïðÿ- æåíèé. Ñîãëàñíî ôîðìóëå (11), àñïåêòíîå îòíîøåíèå ìàðòåíñèò- íûõ êðèñòàëëîâ èãðàåò ñóùåñòâåííóþ ðîëü â âåëè÷èíå çàïàñàåìîé óïðóãîé ýíåðãèè, ïîñëåäíÿÿ âûøå â ìàòåðèàëàõ ñî ñôåðè÷åñêîé ôîðìîé âûäåëèâøèõñÿ ÷àñòèö (γ′-ôàçà), ÷åì â ñïëàâàõ, ãäå îíè îá- ëàäàþò ïëàñòèí÷àòîé ôîðìîé. Åñòåñòâåííî, ÷òî ñóùåñòâåííóþ ðîëü â ïðîöåññå ïîÿâëåíèÿ óïðóãîé ýíåðãèè èãðàåò ðàçìåð ÷àñòèö. Ïî-âèäèìîìó, õàðàêòåðíûé ðàçìåð, ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò íà- êîïëåíèå óïðóãîé ýíåðãèè, íå äîëæåí ïðåâûøàòü âåëè÷èíó ñäâè- ãà ñ èíâàðèàíòíîé ðåøåòêîé èëè, íàïðèìåð, òîëùèíó äâîéíèêà. Èç ïðåäëîæåííîé ìîäåëè ñëåäóåò, ÷òî ïðè÷èíà ïðèáëèæåíèÿ õàðàêòåðèñòèê ÌÏ â ñïëàâàõ íà îñíîâå Fe–Ni ê òåðìîóïðóãîìó ïîâåäåíèþ ñâÿçàíà èìåííî ñ ýòèì îáñòîÿòåëüñòâîì, à íå ñî ñòåïå- íüþ òåòðàãîíàëüíîñòè ðåøåòêè ìàðòåíñèòà [28]. Ðèñ. 16. Èçìåíåíèå ïðîãèáà (óñë. åä.) ïðè íàãðåâå çàêàëåííîãî (à) è ïîñ- ëå äèíàìè÷åñêîãî ñòàðåíèÿ ïðè 250°Ñ 5 ìèí (á) ñïëàâà Cu–Al–Mn. Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 193  ðàííèõ ðàáîòàõ Ã.Â.Êóðäþìîâà, à òàêæå â èññëåäîâàíèÿõ äðó- ãèõ àâòîðîâ, ïðîñëåæèâàåòñÿ èäåÿ î òîì, ÷òî íåîäíîðîäíîñòè ðàç- ëè÷íîãî ìàñøòàáà (îò àòîìíîãî ðàçìåðà äî ìàêðîñêîïè÷åñêèõ âåëè- ÷èí), à òàêæå íåîäíîðîäíîå íàïðÿæåííîå ñîñòîÿíèå, äîëæíû ñóùåñ- òâåííûì îáðàçîì ñêàçûâàòüñÿ íà ïðîòåêàíèè ìàðòåíñèòíûõ ïðåâðà- ùåíèé.  êà÷åñòâå ïðèìåðà íà ðèñ. 16 ïðåäñòàâëåíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü èçìåíåíèÿ ïðîãèáà îáðàçöà ñïëàâà ñèñòåìû Ñu–Al–Mn ïîñëå çàêàëêè ïîäâåðãíóòîãî äèíàìè÷åñêîìó ñòàðåíèþ (íàãðåâ ñ îä- íîâðåìåííûì ïðèëîæåíèåì âíåøíåé íàãðóçêè). Êàê âèäíî èç ðè- ñóíêà, êðîìå îáû÷íîãî âîññòàíîâëåíèÿ ôîðìû â èíòåðâàëå òåìïåðà- òóð îáðàòíîãî ÌÏ, èìååò ìåñòî îäíîðàçîâîå âîññòàíîâëåíèå ôîðìû â îáëàñòè âûñîêèõ (äëÿ ìàòåðèàëîâ íà îñíîâå ìåäè) òåìïåðàòóð, îá- óñëîâëåííîå íàëè÷èåì êîãåðåíòíûõ ïðîäóêòîâ ðàñïàäà, íåîäèíàêî- âî ðàñïðåäåëåííûõ âäîëü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ îáðàçöà. Òàêîé æå ýôôåêò èìååò ìåñòî â ñïëàâàõ íà îñíîâå Fe–Ni–Co–Ti, êîòîðûå âî- îáùå (ïðè îïðåäåëåííûõ ñîñòàâàõ) íå ïðîÿâëÿþò ÌÏ. Õîòÿ ýòè ïðèìåðû íå ñòîëüêî õàðàêòåðèçóþò îñîáåííîñòè ÌÏ, à ñêîðåå ñâèäåòåëüñòâóþò î íàëè÷èè èíûõ, ÷åì ìàðòåíñèòíûå, ìå- õàíèçìîâ ïàìÿòè ôîðìû, îíè çàñòàâëÿþò íàñ áîëåå âíèìàòåëüíî îòíîñèòüñÿ ê èññëåäîâàíèþ ÌÏ â ñóùåñòâåííî íåîäíîðîäíûõ ïî íàïðÿæåííîìó ñîñòîÿíèþ ìàòåðèàëàõ.  êà÷åñòâå åùå îäíîé èëëþñòðàöèè ýòîãî ïîëîæåíèÿ ðàññìîò- ðèì äèëàòîìåòðè÷åñêîå ïîâåäåíèå ýêâèàòîìíîãî ñïëàâà TiNi, íà- õîäÿùåãîñÿ â ðàçëè÷íîì íàïðÿæåííîì ñîñòîÿíèè (ðèñ. 17): - áåç íàãðóçêè (à), - ïîä äåéñòâèåì ðàñòÿãèâàþùèõ íàïðÿæåíèé (á), - ïîä äåéñòâèåì ñæèìàþùèõ íàïðÿæåíèé (â). Îðèãèíàëüíîñòü ïðîâåäåííîãî ýêñïåðèìåíòà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî íàïðÿæåííîå ñîñòîÿíèå îñóùåñòâëÿëè ñ ïîìîùüþ îáîéìû, â êîòîðóþ ïîìåùàëè èññëåäóåìûé îáðàçåö, ïðè÷åì àäãåçèÿ ìåæäó îáðàçöîì è îáîéìîé áûëà äîñòàòî÷íî íàäåæíîé, áëàãîäàðÿ ñëîþ ïðèïîÿ ìåæäó íèìè. Êàê âèäíî äèëàòîìåòðè÷åñêàÿ êðèâàÿ ìàòåðèàëà (ïî ñðàâíåíèþ ñ ëèòåðàòóðíûìè äàííûìè) õàðàêòåðèçóåòñÿ íàëè÷èåì äâóõ ìàð- òåíñèòíûõ ïåðåõîäîâ: Â2→R→B19′ (ïðÿìîé) è B19′→B2→R (îá- ðàòíûé). Ïðè íàëè÷èè ðàñòÿãèâàþùèõ íàïðÿæåíèé (αCu > αTiNi) èìååò ìåñòî ïîäàâëåíèå ïðåâðàùåíèÿ R→B19′ (á). Ñæèìàþùèå íàïðÿ- æåíèÿ, íàîáîðîò, âîçäåéñòâóþò íà Â2→R ïåðåõîä. ÂÛÂÎÄÛ Âîïðîñ î ðåëàêñàöèè óïðóãèõ íàïðÿæåíèé, âîçíèêàþùèõ ïðè ïðÿìîì ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè, äîñòàòî÷íî ñëîæåí, ìíîãîîá- ðàçåí è îòêðûâàåò ïóòè äëÿ óïðàâëåíèÿ õàðàêòåðèñòèêàìè ÌÏ, 194 Þ. Í. Êîâàëü Ðèñ. 17. Äèëàòîìåòðè÷åñêèå êðèâûå ïðîâîëîêè TiNi, âïàÿííîé ìÿãêèì ïðèïîåì â ìåäíóþ è öèðêîíèåâóþ îáîéìû: (à) TiNi ∅ 2 ìì, L = 17,5 ìì; (á) TiNi ∅ 2 ìì â ìåäíîé îáîéìå ∅ 3 ìì, L = 19,9 ìì; (â) TiNi ∅ 2 ìì â öèðêîíèåâîé îáîéìå ∅ 3 ìì, L = 19,7 ìì. Îñîáåííîñòè ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ìàðòåíñèòíîì ïðåâðàùåíèè 195 îñîáåííî, â ñïëàâàõ ñ òàê íàçûâàåìûì íåòåðìîóïðóãèì ìàðòåí- ñèòíûì ïåðåõîäîì. Ðàçäåëåíèå ìàòåðèàëîâ, èñïûòûâàþùèõ ÌÏ, íà òåðìîóïðóãèå è íåòåðìîóïðóãèå äîñòàòî÷íî óñëîâíî, è ïðàêòè÷åñêè âñåãäà ìîæíî íàéòè ìåòîäû âîçäåéñòâèÿ, ïîçâîëÿþùèå ñóùåñòâåííî âëèÿòü íà òèï ÌÏ, âî âñÿêîì ñëó÷àå, óìåíüøàòü òåìïåðàòóðíûé ãèñòåðåçèñ ÌÏ è, êàê ñëåäñòâèå, óâåëè÷èâàòü ñòåïåíü âîññòàíîâëåíèÿ ôîðìû. Áåç çíàíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé ÌÏ, â ÷àñòíîñòè, ðåëàêñàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ìàðòåíñèòíîãî ïåðåõîäà, òðóäíî ñîçäàâàòü ìàòåðèàëû ñ çàäàííûì íàáîðîì ôèçè÷åñêèõ è ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. ÖÈÒÈÐÎÂÀÍÍÀß ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ 1. Ã. Â. Êóðäþìîâ, ÆÒÔ, 18: 993 (1948). 2. Ã. Â. Êóðäþìîâ, Ë. Ã. Õàíäðîñ, ÄÀÍ ÑÑÑÐ, 66: 211 (1949). 3. G. B. Olson and M. Cohen, Scr. Met., 9: 1247 (1975). 4. Æ. Ôðèäåëü, Äèñëîêàöèè (Ìîñêâà: Ìèð: 1967). 5. G. Guenin, M. Morin, P. F. Gobin, W. Dejonghe, and L. Delaey, Scr. Met., 11: 1071 (1977). 6. Ë. È. Áåëÿêîâ, ÌèÒÎÌ, 8: 2 (1976). 7. Þ. Í. Êîâàëü, Â. Â. Íåìîøêàëåíêî, Î ïðèðîäå ìàðòåíñèòíûõ ïðåâðà- ùåíèé (Êèåâ: Ïðåïð. ÈÌÔ ÍÀÍÓ: 1998). 8. Þ. È. Ïàñêàëü, Ë. À. Ìîíàñåâè÷, Èçâ. âóçîâ. Ôèçèêà, 11: 98 (1978). 9. Þ. Í. Êîâàëü, Ë. Ì. Íåãàíîâ, Àâòîðñêîå ñâèäåòåëüñòâî ÑÑÑÐ, 1976, ¹ 606894; Àâòîðñêîå ñâèäåòåëüñòâî ÑÑÑÐ, 1977, ¹ 676045. 10. Þ. Í. Êîâàëü, Ñ. Þ. Êîíäðàòüåâ, Ð. ß. Ìóñèåíêî è äð., ÔÌÌ, 50: 1326 (1980). 11. Þ. Í. Êîâàëü, Â. È. Êîëîìûöåâ, Ð. ß. Ìóñèåíêî, Ìåòàëëîôèçèêà, 6: 96 (1984). 12. J. H. Chen, S. S. Hsu, and P. C. Clapp, Scr. Met., 13: 781 (1979). 13. Äæ. Êðèñòèàí, Ôèçè÷åñêîå ìåòàëëîâåäåíèå (Ìîñêâà: Ìèð: 1968). 14. Õ. Âàðëèìîíò, Ë. Äåëåé, Ìàðòåíñèòíûå ïðåâðàùåíèÿ â ñïëàâàõ íà îñ- íîâå ìåäè, ñåðåáðà è çîëîòà (Ìîñêâà: Íàóêà: 1980). 15. Ë. Ã. Õàíäðîñ, È. À. Àðáóçîâà, Ìåòàëëû, ýëåêòðîíû, ðåøåòêà (Êèåâ: Íàóê. äóìêà: 1975), ñ. 109. 16. Ã. Â. Êóðäþìîâ, Â. À. Ëîáîäþê, Ë. Ã. Õàíäðîñ, Êðèñòàëëîãðàôèÿ, 6: 210 (1961). 17. K. Otsuka and K. Shimizu, Trans. JIM, 15: 103 (1974). 18. M. S. Wechslur, D. S. Lieberman, and T. A. Read, J. Metals, 5: 1503 (1953); J. S. Bowels and J. K. Mackenzie, Acta Met., 2: 129 (1954). 19. Yu. N. Koval and P. V. Titov, Phys. Metals, 14, No. 11: 1226 (1995). 20. Ï. Â. Òèòîâ, ÔÌÌ, 66, ¹ 3: 551 (1988). 21. Ì. Â. Êëàññåí-Íåêëþäîâà, Ìåõàíè÷åñêîå äâîéíèêîâàíèå êðèñòàëëîâ (Ìîñêâà: Èçä. ÀÍ ÑÑÑÐ: 1960). 22. Á. Ëþáîâ, À. Ðîéòáóðä, ÄÀÍ ÑÑÑÐ, 120: 1011 (1958). 23. N. Otani, Y. Funatsu, S. Ichinose, S. Miyazaki, and K. Otsuka, Scr. Met., 17: 745 (1983). 24. Yu. N. Koval and G. E. Monastyrsky, Scr. Met., 28: 41 (1993). 196 Þ. Í. Êîâàëü 25. L. Ya. Vinnikov, I. Ya. Georgieva, and L. G. Maistrenko, Metallofizika, 55: 24 (1974). 26. E. Schiel and E. Safting, Arch. Eisenhuttenw., 31: 625 (1960). 27. G. S. Firstov, J. Van Humbeeck, and Yu. N. Koval, J. Physique IV, 11, Pr8: 481(2001). 28. J. W. Seo and D. Schryvers, Acta Mater., 46, No. 4: 1165 (1998). 29. G. S. Firstov, J. Van Humbeeck, and Yu. N. Koval, Mater. Sci. Eng. A, 378, No. 1–2: 2 (2004). 30. Yu. N. Koval and G. E. Monastyrsky, J. Physique IV, 5, C8: 397 (1995).

Ähnliche Einträge