Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn

Когерентні наночастинки, яких успадковано мартенситними кристалами, змінюють параметри мартенситного перетворення. В роботі з’ясовано немонотонну зміну температурного гістерезису мартенситного β₁ ↔ γ’ перетворення зі збільшенням часу за фіксованої температури старіння. Вивчено вплив режимів стар...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Date:	2014
Main Author:	Тітенко, А.М.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2014
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75972
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:	Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn / А.М. Тітенко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2014. — Т. 12, № 2. — С. 383-394. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859519832372805632
author	Тітенко, А.М.
author_facet	Тітенко, А.М.
citation_txt	Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn / А.М. Тітенко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2014. — Т. 12, № 2. — С. 383-394. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
description	Когерентні наночастинки, яких успадковано мартенситними кристалами, змінюють параметри мартенситного перетворення. В роботі з’ясовано немонотонну зміну температурного гістерезису мартенситного β₁ ↔ γ’ перетворення зі збільшенням часу за фіксованої температури старіння. Вивчено вплив режимів старіння стопів системи Cu–Al–Mn на надпружню поведінку аустенітної та мартенситної фаз. Максимальна величина надпружньої деформації, яку виявлено в аустенітному стані, відповідає мінімальній ширині температурного гістерезису мартенситного перетворення в стопах системи Cu–Al–Mn. Наявність наночастинок фази виділення збільшує напруження для утворення мартенситу в стопах Cu–Mn–Al у полі механічних напружень. The coherent nanoparticles inherited by martensite crystals change parameters of martensitic transformation. This paper considers a non-monotonic behaviour of temperature hysteresis of martensitic β₁ ↔ γ’ transformation at the increase of ageing time at the fixed temperature. The effect of Cu–Al–Mn alloys ageing regimes on superelastic behaviour of austenitic and martensitic phases are studied as well. The maximum value of superelastic strain in austenite state corresponds to a minimum width of martensitic-transformation temperature hysteresis for Cu–Al–Mn alloys. The presence of precipitationphase nanoparticles increases a strain for the martensite formation in Cu– Mn–Al alloys under mechanical-stress field. Когерентные наночастицы, которые унаследованы мартенситными кристаллами, изменяют параметры мартенситного превращения. В работе выявлено немонотонное изменение температурного гистерезиса мартенситного β₁ ↔ γ’-превращения с увеличением времени при фиксированной температуре старения. Изучено влияние режимов старения сплавов системы Cu–Al–Mn на сверхупругое поведение аустенитной и мартенситной фаз. Максимальная величина сверхупругой деформации, которая обнаружена в аустенитном состоянии, соответствует минимальной ширине температурного гистерезиса мартенситного превращения в сплавах системы Cu–Al–Mn. Наличие наночастиц фазы выделения увеличивает напряжение для образования мартенсита в сплавах Cu–Mn–Al в поле механических напряжений.
first_indexed	2025-11-25T20:53:15Z
format	Article
fulltext	383 PACS numbers: 62.20.de, 62.20.fg, 62.23.St, 64.70.Nd, 65.40.De, 81.30.Kf, 81.40.Jj Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn А. М. Тітенко Інститут магнетизму НАН та МОН України, бульв. Акад. Вернадського, 36б, 03142 Київ, Україна Когерентні наночастинки, яких успадковано мартенситними кристала- ми, змінюють параметри мартенситного перетворення. В роботі з’ясовано немонотонну зміну температурного гістерезису мартенситного 1- перетворення зі збільшенням часу за фіксованої температури старіння. Вивчено вплив режимів старіння стопів системи Cu–Al–Mn на надпруж- ню поведінку аустенітної та мартенситної фаз. Максимальна величина надпружньої деформації, яку виявлено в аустенітному стані, відповідає мінімальній ширині температурного гістерезису мартенситного перетво- рення в стопах системи Cu–Al–Mn. Наявність наночастинок фази виді- лення збільшує напруження для утворення мартенситу в стопах Cu–Mn– Al у полі механічних напружень. The coherent nanoparticles inherited by martensite crystals change parame- ters of martensitic transformation. This paper considers a non-monotonic behaviour of temperature hysteresis of martensitic 1 transformation at the increase of ageing time at the fixed temperature. The effect of Cu–Al–Mn alloys ageing regimes on superelastic behaviour of austenitic and martensitic phases are studied as well. The maximum value of superelastic strain in aus- tenite state corresponds to a minimum width of martensitic-transformation temperature hysteresis for Cu–Al–Mn alloys. The presence of precipitation- phase nanoparticles increases a strain for the martensite formation in Cu– Mn–Al alloys under mechanical-stress field. Когерентные наночастицы, которые унаследованы мартенситными кри- сталлами, изменяют параметры мартенситного превращения. В работе выявлено немонотонное изменение температурного гистерезиса мартен- ситного 1-превращения с увеличением времени при фиксированной температуре старения. Изучено влияние режимов старения сплавов си- стемы Cu–Al–Mn на сверхупругое поведение аустенитной и мартенситной фаз. Максимальная величина сверхупругой деформации, которая обна- Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2014, т. 12, № 2, сс. 383–394  2014 ІМÔ (Інститут металофізики ім. Ã. В. Курдюмова НАН Óкраїни) Надруковано в Óкраїні. Ôотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 384 А. М. ТІТЕНКО ружена в аустенитном состоянии, соответствует минимальной ширине температурного гистерезиса мартенситного превращения в сплавах си- стемы Cu–Al–Mn. Наличие наночастиц фазы выделения увеличивает напряжение для образования мартенсита в сплавах Cu–Mn–Al в поле ме- ханических напряжений. Ключові слова: аустеніт, мартенсит, надпружність, гістерезис, наночас- тинки. (Отримано 9 грудня 2013 р.) 1. ВСТУП Стопи з ефектом пам’яті форми викликають значну зацікавленість як перспективні матеріали функціонального призначення. Стопи з термопружним мартенситом за певних умов демонструють над- пружні властивості [1, 2]. Найбільш яскраво це виявляється в сто- пах на мідній основі. В багатьох стопах на основі Cu (Cu–Al, Cu–Al– Ni, Cu–Al–Mn, Cu–Zn–Sn) при мартенситних переходах виявлено явище надпружності, тобто властивість матеріалу накопичувати значні зворотні деформації за рахунок утворення та росту мартен- ситних кристалів у полі механічних напружень [1, 2]. Високотемпературна 1-фаза бінарних і потрійних мідно-алюмі- нієвих стопів, впорядкована за типом D03, має ОЦК-структуру. Ма- ртенситні фази, що реалізуються в стопах з різним вмістом, являють собою щільнопаковані структури, які відрізняються порядком ук- ладання щільнопакованих площин: 1(3R) або (2H). Кристалічна структура, що утворюється при деформації розтягом в області тем- ператур стабільності 1-фази, визначається температурою, при якій виконується деформація, а також орієнтуванням вісі розтягу [3]. Старіючі стопи Cu–Mn–Al, що вирізняються ориґінальними магніт- ними характеристиками, зазнають також мартенситного перетво- рення (МП). Шляхом термічного оброблення можна формувати сис- теми наноферомагнітних включень, розміщених у неферомагнітній матриці. В процесі старіння стопу Cu–Mn–Al в матриці (Cu–Mn)3Al утворюються достатньо малі когерентні наночастинки фази Cu2MnAl, розмір яких істотно менше розміру критичного зародка мартенситу [4]. Деформація ґратниці при МП, як відомо, є в основ- ному деформацією зсуву, що призводить до деформації зсуву мате- ріалу наночастинок, розміщених у межах мартенситних кристалів. Необхідними умовами для забезпечення надпружньої деформації (НД) є невелика величина об’ємних VAM/VA змін (А — аустеніт, М — мартенсит) при МП, наявність зсувного компонента деформації та висока межа плинності  м матричної фази [5]. Висока  м сприяє збе- реженню когерентності при русі міжфазних меж А–М. ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК НА ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕТВОРЕННЯ В Cu–Al–Mn 385 Серед мідно-алюмінієвих стопів найбільшу енергію дефектів па- кування (21 ерг/см2) і найбільше напруження відколу 0155–158 МПа, яке діє в системі (001)[100]м, мають стопи, леґовані Mn [6]. В свою чергу, порівняно висока енергія дефектів пакування обмежує міжмартенситний механізм деформації. Характер деформування для монокристалів істотно відрізняється від полікристалів. Для пе- ретворення в монокристалах достатньо одного кристалографічного варіанту мартенситу, тоді як у полікристалах в різних областях ко- жного окремого зерна мають виникати кристали декількох (у зага- льному випадку п’ятьох) різних орієнтувань через обмеження дефо- рмації з боку сусідніх зерен. Концентрація напружень біля меж зе- рен призводить до виникнення невідновлюваної деформації і пере- шкоджає повній реалізації ефекту надпружності, а сама надпружня поведінка характеризується напругою  м і деформацією  м НД. Величина нахилу кривих напруга  м–деформація  м в області пе- ретворення пов’язана з величиною напруги, яка необхідна для за- родження мартенситу. «Плато» з нульовим коефіцієнтом зміцнен- ня виникають на кривих – для монокристалічних зразків, в яких утворюється мале число пластин мартенситу [6]. Метою цієї роботи є дослідження впливу наночастинок, які утво- рюються при різних режимах старіння аустеніту, на надпружню поведінку стопів системи Cu–Al–Mn залежно від положення темпе- ратури індукування мартенситу відносно температур МП, величи- ни температурного гістерезису МП, розміру зерен аустеніту у виб- раних стопах. Для ідентифікації мартенситу деформації викорис- товували одночасну реєстрацію зміни механічних характеристик і електроопору або магнітної сприйнятливості. 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТУ Для дослідження було обрано стопи Cu–Al–Mn наступних складів: 1) Cu–13,1Al–4,5Mn (ваг.%); 2) Сu–12,4Al–5,03 Mn (ваг.%), яких було виплавлено в індукційній печі в атмосфері арґону. Після гомо- генізувального відпалу при 1123 К на протязі 10 годин зразки гар- тували у воді, після чого старили при 498 К впродовж 1–7 год. Ха- рактеристичні температури МП у стопах визначалися за темпера- турними залежностями дійсної частини (Т) динамічної складової магнітної сприйнятливості і електроопору чотироточковою мето- дою з точністю 3 К. Режими запропонованої термообробки та ха- рактеристичні температури МП наведено в табл. 1. За допомогою дилатометрії визначали величини об’ємних ефектів перетворень, а також значення ЛКТР (лінійного коефіцієнта теплового розширен- ня) високо- й низькотемпературних фаз. Механічні властивості стопів досліджували при випробуваннях на розтяг зі швидкістю деформації /t 410 4 с 1 (t — час деформації в сек.). Зразки мали ци- 386 А. М. ТІТЕНКО ліндричну форму довжиною робочої частини 10 мм і діаметром 0,6 мм. Одночасно із записом залежностей – в процесі деформації стопів Cu–Al–Mn реєстрували зміну залежностей () або /max(). 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Ó випадку досліджуваних стопів Cu–Al–Mn, спостерігається під- вищення Ms — температури початку прямого 1-перетворення при збільшенні часу відпалу, і одночасно змінюється гістерезис МП Т. Підвищення Ms при збільшенні часу старіння в даному випадку пояснюється збідненням 1-матриці манганом, яке для стопу 2 є більш значним через більший вміст Mn [7]. По мірі збільшення часу старіння від 1 год. до 3 год. гістерезис МП зменшується і набуває свого мінімуму, що є характерним для обох стопів [8]. При збіль- шенні часу старіння (більше 4 год.) гістерезис зростає, що пов’язано із збільшенням розміру наночастинок, що, в свою чергу, створює умови для утворення дислокаційних петель на межовій поверхні між мартенситною матрицею і наночастинками та втрати когерент- ності. Для з’ясування характеру перебігу фазових перетворень у стопах Cu–Al–Mn розглянемо термодинамічні аспекти. Óтворення нової фази мартенситного кристалу, відповідно до уявлень Ã. В. Курдю- мова, в твердому стані супроводжується не тільки зниженням об’ємної енергії, але і появою поверхневої і енергії пружної дефор- мації. За відсутності зовнішніх напружень вираз для рушійної сили МП у загальному випадку характеризується зміною Ãельмгольцо- ТАБЛИЦЯ 1. Характеристичні температури МП стопів Cu–Al–Mn. Термообробка стопу Ms, К Mf, К As, К Af, К T0 (MsAf)/2 T, К Стоп 1, гарт. 1123 К 176 165 197 213 194,5 37 498 К, 1 год. 197 193 222 232 214,5 35 498 К, 2 год. 203 193 222 233 218 30 498 К, 3 год. 222 210 223 234 228 12 498 К, 5 год. 227 213 225 245 236 18 Стоп 2, 498 К, 2 год. 265 243 250 288 276,5 23 498 К, 3 год. 273 246 281 291 282 18 498 К, 5 год. 276 241 283 303 286,5 27 498 К, 6 год. 276 255 283 301 288,5 25 498 К, 7 год. 276 255 283 303 289,5 27 Примітка: Ms, Мf, As, Af — характеристичні температури МП; TAfMs — гіс- терезис МП, де Af — температура завершення зворотного 1-перетворення, Мs — температура початку прямого 1-перетворення. ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК НА ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕТВОРЕННЯ В Cu–Al–Mn 387 вої вільної енергії: Fм.п.FGFsFe, (1) де Fe — пружня енергія спотворень кристалічної ґратниці, яка ви- значається різницею об’ємів аустеніту і мартенситу; Fs — поверх- нева енергія роздільчої межі мартенситу і аустеніту. Пружня енер- гія Fe складається з двох доданків FeFmFі, де Fm — пружня енер- гія власне мартенситного кристала в аустенітній матриці, а Fі — енергія пружньої взаємодії даного мартенситного кристала з інши- ми. Із виразу (1) випливає, що перетворення відбувається за умови FG0 і стимулює перебіг перетворення, а доданки Ws0, Fe0 перешкоджають перебігу МП. Для стопів систем Cu–Zn, Cu–Al різ- ниця об’ємів мартенситу і аустеніту становить від 0,25 до 0,4%, а напруги, що стискають мартенсит, мають значення e250–400 МПа при модулі пружності на рівні Е100 ÃПа [5]. В мідно-алюмінієвих стопах стан термодинамічної рівноваги від- повідає мінімуму Ãельмгольцової вільної енергії з виконанням від- повідної умови: Fм.п.–VfSFe, (2) де V — об’єм кристала, який утворюється; f — різниця питомих вільних енергій аустенітної і мартенситної фази; S — площа повер- хні новостворюваного кристала;  — міжфазна енергія одиниці по- верхні. Якщо над системою виконується робота зовнішніми силами, то в стані термодинамічної рівноваги мінімізується Ґіббсів потенціал G F–A, де A — робота зовнішніх сил. Для випадку одновісного ро- зтягу AQl ( — напруга, Q — площа поперечного перерізу, l — подовження зразка). Шляхом підстановки, помноживши і розділи- вши на l, одержуємо кінцевий вираз: A Ql/lV, де V — об’єм,  — відносне подовження зразка). Таким чином, зміна Ґіббсового термодинамічного потенціалу при фазовому переході в полі зовні- шнього одновісного навантаження набуває вигляду: GF V. Якщо записати FG\|0G0, остаточно для індукованого МП: GІ.м.п.FV. (3) Під впливом прикладених до матеріалу зразка напружень вини- кають ті варіанти орієнтувань, для яких робота зовнішніх напру- жень становить максимальне значення, а прикладені напруги сприяють максимальним переміщенням сприятливо орієнтованих кристалів. Про спільний характер пластичної деформації і МП сві- дчить чутливість МП при прикладанні зовнішніх напружень, при 388 А. М. ТІТЕНКО цьому розтягнення стимулює МП, що підтверджується формулою (3), а стиснення — перешкоджає його протіканню. На рисунку 1 зображено криву температурної залежності елект- роопору стопу 1 при старінні 3 год. з мінімальним гістерезисом МП, де цифрами позначено області деформування, в яких визначалася механічна поведінка стопів. Для вивчення було обрано наступні те- Рис. 1. Крива температурної зміни електроопору стопу 1 при старінні 3 год. (римськими цифрами позначено області деформування). а б Рис. 2. Дилатограма в області температур перетворення стопу 2 при ста- рінні 3 год. (а); температурні залежності термічного коефіцієнту лінійного розширення ТКЛР ср. та диф. (б). ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК НА ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕТВОРЕННЯ В Cu–Al–Mn 389 мпературні інтервали: MfTd (I), MfTdAf (II), Td Af (III), яких позначено римськими цифрами на рис. 1. На рисунку 2 представлено дилатограму в області температур пе- ретворення для стопу 2, а також ТКЛР, значення яких визначали за формулами: середнього ТКЛР ср. (ср.1/l0(lt l0)/(tt0)) і дифере- нційного ТКЛР диф. (диф.1/lt(ltl0)/(tt0)), де l0, lt — лінійне ви- довження при вихідній та вимірювальній температурі t0, t відпові- дно. Визначені показники ср., диф. фактично повністю збігаються (рис. 2, б), а в температурному інтервалі перетворення спостеріга- ється аномалія різкого збільшенні ТКЛР. При досягненні темпера- тури Мs, за даними l/l0, відбувається зменшення розмірів зразка, величина якого VA M/VA сягає рівня 0,24–0,27% і майже не за- лежить від обраної термообробки. Для обох стопів відмічено одна- кову тенденцію в поведінці відносного видовження від вибраних режимів термообробки. Деформаційна поведінка при пластичній деформації стопів має спільний характер і для індукованого фазового перетворення. По- чаток пластичної течії визначається умовою пластичності, перехід від пружної деформації до пластичної відбувається в момент, коли інтенсивність зсувних напружень i досягає деякого критичного значення т, який визначається структурою і температурою матері- алу. Необхідними умовами для реалізації МП при охолодженні від температури є досягнення критичних значень внутрішніх напру- жень у матеріалі кр(Т)ф.п.(Т)s(Т) та наявність малої анізотро- пії кристалічної ґратниці зерна. Анізотропія пружних властивос- тей кристалічної ґратниці є природною властивістю, а внутрішня напруга в стопах може бути викликана структурними чинниками. В нашому випадку велику напругу створюють наночастинки фази виділення. Молекулярні виділення, як правило, малорухливі і практично не мають тенденції до зростання. Внаслідок цього не від- бувається і релаксація напруги, обумовлена коаґуляцією наночас- тинок. Внутрішня напруга в стопі, пов'язана з утворенням другої фази, виникає саме в момент виникнення нової фази і від темпера- тури. Чим вища температура виділення наночастинок, тим вище зміцнення. Окрім цього, старіння сприяє збільшенню критичного напруження утворення мартенситу деформації і значно змінює са- му діаграму деформування [10, 11]. Розглянемо деформаційну поведінку вибраних стопів. На рисун- ку 3 представлено криві напруження–деформація при різних тем- пературах деформування. При деформуванні в області I (рис. 3, д, е) у вихідному стані вже перебуває мартенсит охолодження, який для полікристалів через самоакомодацію складається з кристалів різної орієнтації, що забезпечує мінімальну величину вільної енергії та деформації перетворення, під дією одновісного навантаження пос- 390 А. М. ТІТЕНКО тупово перетворюється на мартенсит з одним вибраним орієнтуван- ням, а зворотний процес при розвантаженні практично не відбува- ється. Відновлювана деформація досягає 2% і обумовлена в основ- ному рухом двійників мартенситу. Область деформування II. В цій області має місце відмінна дефо- рмаційна поведінка (рис. 3, в, г). З наближенням до температури Ms відбувається сильне розм’якшення модуля зсуву C1/2(C11C12) при високій пружній анізотропії AC44/C, що спричиняє втрату стійкості ґратниці до зсуву в системі {110} 110 і низькі значення накопиченої енергії. При виконанні механічних досліджень при МfТАf (в цьому випадку утворений при навантаженні мартен- сит деформації залишається при розвантаженні). При наближенні до температури Мs знижується напруження виникнення мартенси- ту деформації. Крім того, довжина зразків не відновлюється при Рис. 3. Криві f() стопів 1 (а, в, д) та 2 (б, г, е) при різних температурах деформування. ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК НА ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕТВОРЕННЯ В Cu–Al–Mn 391 розвантаженні. Повторний цикл навантаження відбувається вже на тлі залишкової деформації 3–4%. Після досягнення напруги індукування мартенситу деформації м (рис. 3, а), круто змінюється хід кривої при відхиленні від пря- молінійної ділянки, це супроводжується деформаційним зміцнен- ням, і для появи додаткової кількості мартенситу матеріал потребує більшої напруги. В зразку виникають високі внутрішні пружні на- пруження, і внаслідок акомодації деформації в зразку зростає на- пруга, протидійна прикладеній напрузі. НД у цій області має неве- лику величину. Область III. Надпружня поведінка спостерігається при утворенні мартенситу деформації в області температур, де за відсутності на- пруги, він є нестабільним (рис. 3, а, б). Ó цьому випадку деформа- ція, накопичена при навантаженні, зникає при розвантаженні, ко- ли мартенсит деформації перетворюється на матричну фазу. Велика частина відновлюваної деформації обумовлена зворотним МП і по- в'язана з макроскопічною деформацією зсувом, викликаним перет- воренням. При прикладанні напруги до матриці буде зароджувати- ся мартенсит і реалізовуватися той кристалографічний варіант ма- ртенситу (або ті варіанти), для якого наведене дотичне напруження в площині габітусу і в напрямку зсуву є максимальним [13]. Із експериментальних кривих встановлено, що з підвищенням температури деформування підвищується напруження індукуван- ня мартенситу деформації відповідно до рівняння Клаузіуса– Клапейрона: dкр/dTS/0H/0T0, (4) де T0 — температура хімічної рівноваги фаз; 0 — деформація пере- творення; S, H — зміна ентропії і ентальпії при фазовому пере- ході відповідно. Температурна залежність напруження, що ініціює фазовий перехід при розтягу, добре апроксимується прямою ліні- єю, а значення приросту складає dкр/dT1,375 МПа/К для стопу 2 та dкр/dT1,545 МПа/К для стопу 1 (рис. 4). Кожен подальший цикл навантаження зразка при одній температурі супроводжується зростанням критичної напруги утворення мартенситу, що є наслід- ком сумісної дії як механічного, так і фазового наклепу. При більш високих температурах навантажування пластична деформація ма- триці випереджає появу мартенситу, і частина деформації стає не- відновлюваною. Надпружню поведінку стоп 2 демонструє аж до те- мператур на 180С вище за Af, а стоп 1 — на 150С. Площа, обмеже- на на графіках петлею, пропорційна величині втрат при внутріш- ньому терті. Основна частка розсіяної енергії при деформації обу- мовлена тертям, пов’язаним зі зворотнім рухом мартенситних меж у матеріалі. Ó полікристалах не відбувається повної монодоменіза- 392 А. М. ТІТЕНКО ції, а формується текстура з найбільш сприятливим орієнтуванням. В таблиці 2 наведено результати випробувань механічних харак- теристик стопів Cu–Al–Mn в області температур ТdAf 50 К, де, зокрема, представлено значення відновлюваної деформації та від- ношення відновлюваної деформації до повної. Ó загальному випадку зменшення величини зерна призводить до підвищення напруження утворення мартенситу деформації і за- глушує стадію легкого ковзання, збільшуючи коефіцієнт деформа- ційного зміцнення. Величина незворотньої деформації по межах зерен і в потрійних стиках зростає в міру зменшення розміру зерна. Величина НД за- лежить від кристалографічних параметрів, не тільки від розміру зерна, але й від форми зерен і їх орієнтації, а також співвідношення m  L/D (де L — розмір середнього зерна, а D — товщина зразка). Для нашого випадку величина L/D (для стопу 1 m12,66, для стопу Рис. 4. Ôазова діаграма стабільності аустенітної та мартенситної фаз сто- пів. ТАБЛИЦЯ 2. Механічні характеристики стопів Cu–Al–Mn в області тем- ператур ТdAf50 К. Термообробка c, МПа 1, % 1/t Стоп 1, гарт. 1123 К 50 1,3 0,45 498 К, 2 год. 98 1,8 0,70 498 К, 3 год. 170 2,0 0,76 498 К, 5 год. 116 1,8 0,70 Стоп 2, 498 К, 2 год. 160 2,8 0,60 498 К, 3 год. 215 5,0 0,85 498 К, 5 год. 150 4,5 0,72 Примітка: де с — критична напруга утворення мартенситу деформації; 1 — де- формація, відновлювана при розвантаженні; t — повна деформація. ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК НА ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕТВОРЕННЯ В Cu–Al–Mn 393 2 m25,66 ) виявляє тенденцію до зростання НД у стопі 2 і має доб- ре узгодження з результатами [14, 15] для стопів Cu–Al–Mn. 4. ВИСНОВКИ Наявність наночастинок фази виділення, коли їх розмір достатньо малий, щоб забезпечити збереження когерентного зв’язку ґратниць наночастинок та мартенситу, який їх успадковує, посилює вияв- лення ефекту надпружності. Максимальне значення надпружньої деформації відповідає міні- мальній ширині температурного гістерезису мартенситного перет- ворення. Враховуючи, що ширина гістерезису істотно залежить від об’ємної частки та розміру наночастинок, виникає можливість змі- нюючи режим термообробки, керувати не тільки шириною гістере- зису, але і значенням надпружньої деформації старіючих стопів з пам’яттю форми. Із збільшенням часу старіння збільшується напруга утворення мартенситу деформації і набуває максимального значення при мі- німальній ширині температурного гістерезису. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Эффект памяти формы в сплавах: Сборник (Ред. В. А. Займовский) (Москва: Металлургия: 1979). 2. Л. Ã. Хандрос, И. А. Арбузова, Металлы, электроны, решётка: Сборник статей (Киев: Наукова думка: 1975), с. 109. 3. R. Otsuka, H. Sakamoto, and K. Shimizu, Acta Met., 27: 585 (1979). 4. В. В. Кокорин, Мартенситные превращения в неоднородных твердых рас- творах (Киев: Наукова думка: 1987). 5. A. Caneiro and M. Chandrasekaran, Scr. Met., 22: 1797 (1988). 6. И. А. Лушанкин, В. В. Мартынов, Л. Ã. Хандрос, Физ. мет. металловед., 62: 338 (1986). 7 И. А. Арбузова, Л. В. Титов, Л. Ã. Хандрос, Металлофизика, 69: 83 (1977). 8 К. Ооцука, К. Симидзу, Ю. Судзуки, Сплавы с эффектом памяти формы (Москва: Металлургия: 1990). 9. V. V. Kokorin, L. E. Kozlova, and A. N. Titenko, Scr. Met., 47: 499 (2002). 10. Y. F. Hsu and W. H. Wang, Materials Characterization, 48: 1 (2002). 11. N. Suresh and U. Ramamurty, Materials Science and Engineering A, 454–455: 492 (2007). 12. K. Niitsu, T. Omori, and R. Kainuma, Materials Transactions, 52, No. 8: 1713 (2011). 13. Y. Chen and C. A. Schuh, Acta Met., 59: 537 (2011). 14. Y. Sutou, T. Omori, R. Kainuma, and K. Ishida, J. Phys. IV, 112: 511 (2003). 15. Y. Sutou, T. Omori, A. Furukawa, Y. Takahashi, R. Kainuma, K. Yamauchi, S. Yamashita, and K. Ishida, J. Biomed. Mater. Res. Part B: Appl. Biomater., 69B: 64 (2004). 394 А. М. ТІТЕНКО REFERENCES 1. Shape-Memory Effect in Alloys (Red. V. A. Zaimovskiy) (Moscow: Metallurgi- ya: 1979) (in Russian). 2. L. G. Khandros and I. A. Arbuzova, Metals, Electrons, Lattice: Collected Arti- cles (Kiev: Naukova Dumka: 1975), p. 109 (in Russian). 3. R. Otsuka, H. Sakamoto, and K. Shimizu, Acta Met., 27: 585 (1979). 4. V. V. Kokorin, Martensitic Transformations in Heterogeneous Solid Solutions (Kiev: Naukova Dumka: 1987) (in Russian). 5. A. Caneiro and M. Chandrasekaran, Scr. Met., 22: 1797 (1988). 6. I. A. Lushankin, V. V. Martynov, and L. G. Handros, Fiz. Met. Metalloved., 62: 338 (1986) (in Russian). 7 I. A. Arbuzova, L. V. Titov, L. G. Handros, Metallofizika, 69: 83 (1977) (in Russian). 8 K. Oocuka, K. Simidzu, Ju. Sudzuki, Alloys with Shape-Memory Effect (Mos- cow: Metallurgiya: 1990) (Russian translation). 9. V. V. Kokorin, L. E. Kozlova, and A. N. Titenko, Scr. Met., 47: 499 (2002). 10. Y. F. Hsu and W. H. Wang, Materials Characterization, 48: 1 (2002). 11. N. Suresh and U. Ramamurty, Materials Science and Engineering A, 454–455: 492 (2007). 12. K. Niitsu, T. Omori, and R. Kainuma, Materials Transactions, 52, No. 8: 1713 (2011). 13. Y. Chen and C. A. Schuh, Acta Met., 59: 537 (2011). 14. Y. Sutou, T. Omori, R. Kainuma, and K. Ishida, J. Phys. IV, 112: 511 (2003). 15. Y. Sutou, T. Omori, A. Furukawa, Y. Takahashi, R. Kainuma, K. Yamauchi, S. Yamashita, and K. Ishida, J. Biomed. Mater. Res. Part B: Appl. Biomater., 69B: 64 (2004).
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-75972
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1816-5230
language	Ukrainian
last_indexed	2025-11-25T20:53:15Z
publishDate	2014
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
record_format	dspace
spelling	Тітенко, А.М. 2015-02-06T18:03:35Z 2015-02-06T18:03:35Z 2014 Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn / А.М. Тітенко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2014. — Т. 12, № 2. — С. 383-394. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1816-5230 PACS numbers: 62.20.de,62.20.fg,62.23.St,64.70.Nd,65.40.De,81.30.Kf,81.40.Jj https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75972 Когерентні наночастинки, яких успадковано мартенситними кристалами, змінюють параметри мартенситного перетворення. В роботі з’ясовано немонотонну зміну температурного гістерезису мартенситного β₁ ↔ γ’ перетворення зі збільшенням часу за фіксованої температури старіння. Вивчено вплив режимів старіння стопів системи Cu–Al–Mn на надпружню поведінку аустенітної та мартенситної фаз. Максимальна величина надпружньої деформації, яку виявлено в аустенітному стані, відповідає мінімальній ширині температурного гістерезису мартенситного перетворення в стопах системи Cu–Al–Mn. Наявність наночастинок фази виділення збільшує напруження для утворення мартенситу в стопах Cu–Mn–Al у полі механічних напружень. The coherent nanoparticles inherited by martensite crystals change parameters of martensitic transformation. This paper considers a non-monotonic behaviour of temperature hysteresis of martensitic β₁ ↔ γ’ transformation at the increase of ageing time at the fixed temperature. The effect of Cu–Al–Mn alloys ageing regimes on superelastic behaviour of austenitic and martensitic phases are studied as well. The maximum value of superelastic strain in austenite state corresponds to a minimum width of martensitic-transformation temperature hysteresis for Cu–Al–Mn alloys. The presence of precipitationphase nanoparticles increases a strain for the martensite formation in Cu– Mn–Al alloys under mechanical-stress field. Когерентные наночастицы, которые унаследованы мартенситными кристаллами, изменяют параметры мартенситного превращения. В работе выявлено немонотонное изменение температурного гистерезиса мартенситного β₁ ↔ γ’-превращения с увеличением времени при фиксированной температуре старения. Изучено влияние режимов старения сплавов системы Cu–Al–Mn на сверхупругое поведение аустенитной и мартенситной фаз. Максимальная величина сверхупругой деформации, которая обнаружена в аустенитном состоянии, соответствует минимальной ширине температурного гистерезиса мартенситного превращения в сплавах системы Cu–Al–Mn. Наличие наночастиц фазы выделения увеличивает напряжение для образования мартенсита в сплавах Cu–Mn–Al в поле механических напряжений. uk Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn Article published earlier
spellingShingle	Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn Тітенко, А.М.
title	Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn
title_full	Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn
title_fullStr	Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn
title_full_unstemmed	Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn
title_short	Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn
title_sort	вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи cu–al–mn
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75972
work_keys_str_mv	AT títenkoam vplivnanočastinoknaosoblivostíperebígumartensitnogoperetvorennâvzístarenihstopahsistemicualmn

Вплив наночастинок на особливості перебігу мартенситного перетворення в зістарених стопах системи Cu–Al–Mn

Institution

Similar Items