Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi
Изучено влияние импульсного тока на деформационное поведение при одноосном растяжении и комнатной температуре наноструктурного сплава с памятью формы TiNi. Показано, что направление и величина скачков напряжения в исследуемом материале резко отличаются от таковых, наблюдаемых в чистых металлах и спл...
Saved in:
| Published in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69148 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi / В.В. Столяров, У.Х. Угурчиев // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 92-96. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859597620828176384 |
|---|---|
| author | Столяров, В.В. Угурчиев, У.Х. |
| author_facet | Столяров, В.В. Угурчиев, У.Х. |
| citation_txt | Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi / В.В. Столяров, У.Х. Угурчиев // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 92-96. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Изучено влияние импульсного тока на деформационное поведение при одноосном растяжении и комнатной температуре наноструктурного сплава с памятью формы TiNi. Показано, что направление и величина скачков напряжения в исследуемом материале резко отличаются от таковых, наблюдаемых в чистых металлах и сплавах без фазовых превращений при электропластическом эффекте.
Досліджено вплив імпульсного струму на деформаційну поведінку при одноосному розтягуванні та кімнатній температурі наноструктурного сплаву з пам'яттю форми TiNi. Показано, що напрям і величина стрибків напруження в досліджуваному матеріалі різко відрізняються від спостережуваних в чистих металах і сплавах без фазових перетворень при електропластичному ефекті (ЕПЕ).
Influence of a pulsed current on deformation behavior is studied at tension and a room temperature of nanostructured shape memory TiNi alloy. It is shown that the direction and amplitude of stress jumps in investigated material sharply differ from those observed in pure metals and alloys without phase transformations under the electroplastic effect (EPE).
|
| first_indexed | 2025-11-27T22:18:03Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
92
PACS: 62.20.Fe
В.В. Столяров, У.Х. Угурчиев
ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА
НА ДЕФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ
НАНОСТРУКТУРНОГО СПЛАВА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ TiNi
Учреждение Российской академии наук,
Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
М. Харитоньевский пер., 4, г. Москва, 101990, Россия
E-mail: vlst@yauza.ru
Изучено влияние импульсного тока на деформационное поведение при одноосном
растяжении и комнатной температуре наноструктурного сплава с памятью
формы TiNi. Показано, что направление и величина скачков напряжения в иссле-
дуемом материале резко отличаются от таковых, наблюдаемых в чистых метал-
лах и сплавах без фазовых превращений при электропластическом эффекте (ЭПЭ).
Введение
Известно, что в металлах и сплавах (Al, Cu, Ni, Fe, Nb, W, Ti, Zr, нержа-
веющая сталь) при растяжении и одновременном воздействии одиночными
импульсами тока плотностью ~ 103 A/mm2 и длительностью ~ 10–4 s наблю-
дается ЭПЭ [1–5]. Он проявляется в скачкообразных удлинениях и соответ-
ствующих им сбросах напряжений на кривой растяжения при прохождении
по образцу одиночного импульса тока без существенного теплового эффекта
и тепловой дилатации образцов. Показано, что ЭПЭ существует лишь во
время пластической деформации материала, а его величина по отношению к
напряжению течения варьируется от нескольких процентов для поликри-
сталлов до десятков процентов для монокристаллов. Предполагается, что в
основе ЭПЭ лежит ускорение пластического течения металла потоком элек-
тронов проводимости, которые помимо джоулевого эффекта способны ока-
зывать особое специфическое электропластическое действие на металл, на-
ходящийся под механическим напряжением выше предела текучести. Для
указанных металлов и сплавов фазовые превращения в интервале исследо-
ванных температур 77–300 K либо отсутствуют, либо имеют место при бо-
лее высоких температурах. Поэтому в литературе отсутствуют данные по
влиянию фазовых превращений на ЭПЭ.
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
93
Однако в ряде материалов, например в сплавах TiNi с памятью формы,
обратимые мартенситные превращения наблюдаются при комнатной и более
низких температурах, что может влиять на их деформационное поведение
как с током, так и без тока. Поскольку в сплавах TiNi хорошо установлено
положительное влияние импульсного тока на деформируемость и формиро-
вание наноструктуры при холодной прокатке [6], важно понять механизм
этого влияния, исследуя деформационное поведение. Целью работы являет-
ся изучение деформационного поведения сплава TiNi с памятью формы при
растяжении и одновременном действии импульсного тока.
Материал и методы исследования
Объект исследования – наноструктурный сплав Ti49.3Ni50.7 в форме полосы
размерами 0.35 × 8.0 × 80 mm, полученной методом электропластической про-
катки (ЭПП) со степенью истинной деформации е = 1.81 [6]. Вид нанострукту-
ры со средним размером зерен менее 100 nm показан на рис. 1,а. Полосы ис-
следовали в двух состояниях: а) исходно-деформированном; б) после отжига
при 450°C в течение 1 h. Температуры мартенситных превращений измерены
на приборе NETZSCH DSC204 при скорости нагрева/охлаждения 10°C/min и
показаны на рис. 1,б. Деформационное поведение сплава изучали при растяже-
нии и одновременном наложении импульсного тока на горизонтальной машине
ИР-5081 при скорости испытания 0.5 mm/min на образцах общей длиной 20 mm
и размерами рабочей длины 0.35 × 2.5 × 1.0 mm. От генератора импульсный ток
частотой 103 Hz, длительностью одиночных импульсов 80 μs, плотностью око-
ло 103 A/mm2 вводили на стадии пластической деформации образца через за-
хваты машины. Время воздействия тока составляло 0.5 s. Ток вводили при на-
пряжениях течения выше напряжения А → М-превращения.
а б
Рис. 1. Микроструктура (а) и термограммы (б) при охлаждении (кривая 1) и нагреве
(кривая 2) в ЭПП-сплаве Ti49.3Ni50.7 после отжига
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
94
Экспериментальные результаты и их обсуждение
На рис. 2 представлены кривые растяжения без тока и с током для ЭПП-
сплава Ti49.3Ni50.7 после отжига. На стадии деформации мартенсита после
горизонтального плато в случае растяжения с током появляются значитель-
ные по величине (до 500 MPa) скачки напряжения, соответствующие крат-
ковременному включению генератора (рис. 2,б). При растяжении без тока
пики отсутствуют (рис. 2,а). В ЭПП-сплаве Ti49.3Ni50.7 без отжига скачки напря-
жения также наблюдаются, но их величина не превышает 200 MPa (рис. 3,а).
а б
Рис. 2. Кривые растяжения ЭПП-сплава Ti49.3Ni50.7 после отжига: без тока (а) и с
током (б)
а б
Рис. 3. Кривые растяжения с током: а – сплав Ti49.3Ni50.7, ЭПП + отжиг; б – нержа-
веющая сталь
В нержавеющей стали импульсный ток также вызывает появление пиков,
однако их направление противоположно пикам в сплаве Ti49.3Ni50.7. Относи-
тельная амплитуда пиков напряжения уменьшается со временем воздействия
тока до 10% и может быть сравнима с величиной ЭПЭ.
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
95
Анализ полученных данных показывает, что природа скачков напряжения
в наноструктурном сплаве Ti49.3Ni50.7 не связана с ЭПЭ, поскольку их вели-
чина и знак не соответствуют наблюдаемым в [1–5] скачкам. Вероятной
причиной скачков в сплаве Ti49.3Ni50.7 является тепловой эффект от им-
пульсного тока, при котором имеет место прямое фазовое превращение мар-
тенсита в аустенит и связанное с ним сокращение длины образца. Отжиг
сплава после ЭПП увеличивает этот эффект.
Выводы
Импульсный ток плотностью около 103 A/mm2 длительностью менее 1 s
при растяжении образца наноструктурного сплава Ti49.3Ni50.7 вызывает
скачки напряжения, природа которых не связана с ЭПЭ. Предполагается, что
сильное повышение напряжения обусловлено обратным М → А-превращением,
вызванным тепловым эффектом импульсного тока. Отжиг ЭПП-сплава сни-
мает внутренние напряжения, облегчает мартенситное превращение и уве-
личивает амплитуду скачков напряжения почти в 2 раза.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ №08-08-00497_а и
№ 08-08-08-08-90403-Укр_а.
1. О.А. Троицкий, Письма в ЖЭТФ 10, 18 (1969).
2. K. Okazaki, M. Kagawa, H. Conrad, Scr. Metallurgica 12, 1063 (1978).
3. K. Okazaki, M. Kagawa, H. Conrad, Scr. Metallurgica 13, 277 (1979).
4. K. Okazaki, M. Kagawa, H. Conrad, Scr. Metallurgica 13, 473 (1979).
5. K. Okazaki, M. Kagawa, H. Conrad, Mater. Sci. Eng. 45, 109 (1980).
6. В.В. Столяров, У.Х. Угурчиев, И.Б. Трубицына, С.Д. Прокошкин, Е.А. Прокофьев,
ФТВД 16, № 4, 48 (2006).
В.В. Столяров, У.Х. Угурчиєв
ВПЛИВ IМПУЛЬСНОГО СТРУМУ НА ДЕФОРМАЦIЙНУ ПОВЕДIНКУ
НАНОСТРУКТУРНОГО СПЛАВУ З ПАМ‘ЯТТЮ ФОРМИ TiNi
Досліджено вплив імпульсного струму на деформаційну поведінку при одноосному
розтягуванні та кімнатній температурі наноструктурного сплаву з пам'яттю форми
TiNi. Показано, що напрям і величина стрибків напруження в досліджуваному
матеріалі різко відрізняються від спостережуваних в чистих металах і сплавах без
фазових перетворень при електропластичному ефекті (ЕПЕ).
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 1
96
V.V. Stolyarov, U.Kh. Ugurchiev
INFLUENCE OF PULSED CURRENT ON DEFORMATION BEHAVIOR
OF NANOSTRUCTURED SHAPE MEMORY TiNi ALLOY
Influence of a pulsed current on deformation behavior is studied at tension and a room
temperature of nanostructured shape memory TiNi alloy. It is shown that the direction
and amplitude of stress jumps in investigated material sharply differ from those observed
in pure metals and alloys without phase transformations under the electroplastic effect
(EPE).
Fig. 1. Microstructure (а) and DSC curves (б) at cooling (curve 1) and heating (curve 2)
of electroplastically rolled (EPR) Ti49.3Ni50.7 alloy after annealing
Fig. 2. Stress-strain curves of EPR Ti49.3Ni50.7 alloy after annealing: with no current (а)
and with current (б)
Fig. 3. Stress-strain curves with current: а – Ti49.3Ni50.7, EPR + annealing; б – stainless steel
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69148 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T22:18:03Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Столяров, В.В. Угурчиев, У.Х. 2014-10-06T18:21:40Z 2014-10-06T18:21:40Z 2009 Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi / В.В. Столяров, У.Х. Угурчиев // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 1. — С. 92-96. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 62.20.Fe https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69148 Изучено влияние импульсного тока на деформационное поведение при одноосном растяжении и комнатной температуре наноструктурного сплава с памятью формы TiNi. Показано, что направление и величина скачков напряжения в исследуемом материале резко отличаются от таковых, наблюдаемых в чистых металлах и сплавах без фазовых превращений при электропластическом эффекте. Досліджено вплив імпульсного струму на деформаційну поведінку при одноосному розтягуванні та кімнатній температурі наноструктурного сплаву з пам'яттю форми TiNi. Показано, що напрям і величина стрибків напруження в досліджуваному матеріалі різко відрізняються від спостережуваних в чистих металах і сплавах без фазових перетворень при електропластичному ефекті (ЕПЕ). Influence of a pulsed current on deformation behavior is studied at tension and a room temperature of nanostructured shape memory TiNi alloy. It is shown that the direction and amplitude of stress jumps in investigated material sharply differ from those observed in pure metals and alloys without phase transformations under the electroplastic effect (EPE). Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ №08-08-00497_а и № 08-08-08-08-90403-Укр_а. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi Вплив iмпульсного струму на деформацiйну поведiнку наноструктурного сплаву з пам‘яттю форми TiNi Influence of pulsed current on deformation behavior of nanostructured shape memory TiNi alloy Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi Столяров, В.В. Угурчиев, У.Х. |
| title | Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi |
| title_alt | Вплив iмпульсного струму на деформацiйну поведiнку наноструктурного сплаву з пам‘яттю форми TiNi Influence of pulsed current on deformation behavior of nanostructured shape memory TiNi alloy |
| title_full | Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi |
| title_fullStr | Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi |
| title_full_unstemmed | Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi |
| title_short | Влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы TiNi |
| title_sort | влияние импульсного тока на деформационное поведение наноструктурного сплава с памятью формы tini |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69148 |
| work_keys_str_mv | AT stolârovvv vliânieimpulʹsnogotokanadeformacionnoepovedenienanostrukturnogosplavaspamâtʹûformytini AT ugurčievuh vliânieimpulʹsnogotokanadeformacionnoepovedenienanostrukturnogosplavaspamâtʹûformytini AT stolârovvv vplivimpulʹsnogostrumunadeformaciinupovedinkunanostrukturnogosplavuzpamâttûformitini AT ugurčievuh vplivimpulʹsnogostrumunadeformaciinupovedinkunanostrukturnogosplavuzpamâttûformitini AT stolârovvv influenceofpulsedcurrentondeformationbehaviorofnanostructuredshapememorytinialloy AT ugurčievuh influenceofpulsedcurrentondeformationbehaviorofnanostructuredshapememorytinialloy |