Влияние температуры нагрева сферических сегментов из сплавов TiNi на эффект памяти формы Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 669.018.2

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА СФЕРИЧЕСКИХ СЕГМЕНТОВ ИЗ СПЛАВОВ TiNi

НА ЭФФЕКТ ПАМЯТИ ФОРМЫ

О.А.Малухина, М.А.Хусаинов, В.А.Андреев

INFLUENCE OF HEATING TEMPERATURE OF TINI SPHERICAL SEGMENTS ON THE SHAPE MEMORY EFFECT

O.A.Malukhina, M.A.Khusainov, V.A.Andreev

Политехнический институт НовГУ, [email protected]

В работах [1-3] показано, что сферический сегмент, предварительно деформированный в мартенсите, при нагреве до аустенитного состояния теряет устойчивость и ирощелкивает к исходной форме с резким хлопком. Температура, при которой реализуется явление потери устойчивости сегмента, находится вблизи температуры окончания обратного мартен-ситного превращения (А/).

Исследования механического поведения сферических сегментов показали, что медленный нагрев сегмента или выдержка в изотермических условиях в интервале мартенситного превращения не способствуют полному восстановлению формы. Для выбора оптимальной температуры нагрева, при которой реализуются условия полного возврата формы сферического сегмента при отогреве, было изготовлено простое устройство (рис.1), состоящее из нагревателя 1 с дуралюминовым листом 2 и измерительной стойкой 3. Сферический сегмент кладется на поверхность нагреваемого листа из дуралюмина выпуклостью кверху (см. рис.1). При нагреве опорной поверхности листа до температуры, близкой к А/, сферический сегмент прогибается в направлении возврата формы и при температуре > А/ теряет устойчивость и ударяется выпуклостью о нагретую поверхность листа (2) с последующим отскоком на определенную высоту (Нотс).

Рис.1. Демонстрация отскока сферического сегмента от нагретой поверхности

Эксперименты проводились на сферических сегментах 016,7-16,8 мм из сплава Ть50,4ат.%№. Полнота восстановления формы сегмента при отогре-

ве оценивалась по высоте отскока деформированного сегмента от нагретой поверхности (рис.2). Видно, что с повышением температуры нагрева высота отскока сегмента возрастает и при температуре 400°С достигает насыщения. При дальнейшем повышении температуры нагрева наблюдается снижение высоты отскока сегмента вследствие релаксации термоупругих напряжений. В таких условиях степень мартенситно-го превращения при последующем охлаждении снижается. В результате восстановление формы сегмента неполное. Отсюда и снижение высоты отскока сегмента (Нотс) от нагретой поверхности (рис.2).

Рис.2. Зависимость высоты отскока сферического сегмента 016,8 мм от температуры нагрева опорной плоскости

Аналогичный характер поведения наблюдается и при оценке импульса силы сферического сегмента (рис.3). Из рисунка следует, что с повышением температуры нагрева сферического сегмента величина импульса силы возрастает до максимального значения при 400°С, а затем снижается.

Таким образом, варьирование температурных режимов позволяет в значительной степени изменять обратимую память формы сферических сегментов, придавая наперед заданные свойства обратимого формоизменения. Данное обстоятельство, безусловно, необходимо учитывать в прикладных задачах.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках базовой части государственного задания №3651.

Рис.3. Зависимость импульса силы сферического сегмента от температуры его нагрева

Хусаинов М.А. Общие закономерности и некоторые особенности термомеханического поведения материалов с ЭПФ // Вестник НовГУ. 1995. №1. С.67-75. Хусаинов М.А. Сплавы никелида титана с памятью формы // Структура, фазовые превращения и свойства. Ч.1 / Под ред. В.Г.Пушина. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. С.226-242.

Хусаинов М.А., Бондарев А.Б., Маркина Н.В., Малухина О.А. Работоспособность сферических сегментов после вылеживания в различных климатических условиях. // Вестник НовГУ. Сер.: Физико-матем. науки. 2013. №73. Т.2. С.120-126.

References

Khusainov M.A. Obshchie zakonomernosti i nekotorye osobennosti termomekhanicheskogo povedeniia materialov s EPF [The general and the particular: thermomechanical behavior of shape memory materials]. Vestnik NovGU. Ser. Estestvennye i Tekhnicheskie nauki - Vestnik NovSU. Issue: Natural and Engineering Sciences, 1995, no. 1, pp. 67-75. Khusainov M.A., Pushin V.G., ed. Splavy nikelida titana s pamiat'iu formy [Shape memory TiNi alloys]. Struktura, fa-zovye prevrashcheniia i svoistva [Structure, phase transformations, and properties]. Vol. 1. Ekaterinburg, URAN Publ., 2006, pp. 226-242.

Khusainov M.A., Bondarev A.B., Markina N.V., Malukhina O.A. Rabotosposobnost' sfericheskikh segmen-tov posle vylezhivaniia v razlichnykh klimaticheskikh us-loviiakh [The working ability of spherical segments after holding in different climate conditions]. Vestnik NovGU. Ser. Fiziko-matematicheskie nauki - Vestnik NovSU. Issue: Physico-Mathematical Sciences, 2013, no. 73, vol. 2, pp. 120-126.

2

3.

1.

2

3.