Термодинамічна теорія процесів стабілізації та дестабілізації мартенситних фаз сплавів з ефектом пам’яті форми - Автореферат

ІНСТИТУТ МАГНЕТИЗМУ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРобота виконана в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук Інституту магнетизму НАН та МОН України. кандидат фізико-математичних наук Захист відбудеться «15 » грудня 2011 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.248.01 при Інституті магнетизму НАН та МОН України за адресою: 03142, Київ, бульвар Вернадського, 36-б, конференц-зал Інституту магнетизму НАН України та МОН України.Такі перетворення називають мартенситними перетвореннями (МП) сплаву. Мартенситні перетворення спричиняються або охолодженням сплавів до температури, нижчої за певне значення, яке називають температурою МП, або їх механічним навантаженням в аустенітному стані, поблизу температури МП. З огляду на широке використання мартенситних сплавів у медицині та техніці, стало актуальним питання про зміни їх трансформаційних та деформаційних властивостей з часом та за умов періодичного механічного навантаження. За даними пошукової системи “SCIENCEDIRECT”, протягом останніх десяти років за результатами досліджень процесів старіння сплавів з ефектом памяті форми у світі опубліковано більше двохсот статей, причому слово “теорія” знайдено у назвах та анотаціях лише чотирьох з них. розрахувати залежності температур МП, деформації МП, пружного модулю зсуву та порогів псевдопластичності або надпружності від часу або кількості циклічних МП, відповідно; кількісно порівняти теоретичні залежності з експериментальними даними, наявними для сплавів Au-Cd , Ti-Ni та Ni-Mn-Ga.Фізичний стан, у якому кристалічна гратка має низьку симетрію, а дефекти - високу, - не стабільна, тому під час старіння сплаву конфігурація дефектів поступово підлаштовується під симетрію мартенситної фази. Якщо справджується принцип СУБВ [R1], то повільна реконфігурація точкових дефектів слідує за деформацією кристалічної гратки, викликаною мартенситним перетворенням, або за переорієнтацією мартенситних варіантів; і навпаки, будь-яка реконфігурація точкових дефектів супроводжується локальним деформуванням кристалічної гратки. У дисертації показано, що ця риса притаманна не лише точковим, а й будь-яким іншим дефектам, якщо їх конфігурація змінюється з часом, а отже, сформульований наступний основний принцип симетрійно-узгодженої теорії: базисні функції незвідних зображень групи куба можуть бути утворені не лише з компонент тензорів деформації та напруження, а й із повільно змінних параметрів, повязаних з реконфігурацією кристалографічних дефектів. В окремому випадку точкових дефектів, лінійні співвідношення (8) між параметрами порядку та узгоджується з принципом СУБВ: згідно з цими співвідношеннями, деформація кристалу завжди викликає повільну реконфігурацію точкових дефектів, і навпаки, реконфігурація точкових дефектів обовязково спричиняє деформування кристалічної гратки. Згрупувавши разом лінійні за деформаціями доданки у виразі (9), доходимо висновку, що систему, яка складається з кристалічної гратки та дефектів, можна описувати тензором ефективного напруження , означеного як , (10) тобто, у вигляді суми напружень, утворених зовнішніми силами, та залежних від часу внутрішніх напруженьВстановлено, що реконфігурація кристалографічних дефектів, зумовлена мартенситним перетворенням, описується багатокомпонентним реконфігураційним параметром, лінійно повязаним з тензором внутрішніх механічних напружень. Показано, що до ефектів стабілізації та дестабілізації мартенситної фази дають внесок всі дефекти, реконфігурація яких супроводжується деформацією кристалічної гратки та зміною внутрішнього механічного напруження. Мінімізація термодинамічного потенціалу мартенситного сплаву за компонентами тензора деформації та реконфігураційного параметра кількісно описує еволюцію фазових діаграм на площині напруження-температура, зумовлену старінням або термомеханічним циклуванням сплавів Au-Cd, Ti-Ni та Ni-Mn-Ga. Дослідження фазової діаграми з урахуванням повільно змінних механічних напружень дозволило кількісно описати експериментально спостережені фізичні ефекти, а саме: а) зростання характерних температур мартенситного перетворення під час старіння сплаву та зменшення цих температур внаслідок його термомеханічного циклування; -термомеханічне циклування через інтервал мартенситного перетворення сплаву Ni-Mn-Ga спричиняє внутрішні тиски величиною від-1.5 ГПА до - 6 ГПА, в залежності від способу циклування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ