Обратимая деформация при охлаждении и нагревании под нагрузкой 5-ти слойного образца сплава TiNi, полученного методом послойной наплавки

Автор: Рашид Менналиевич Бикбаев

Соавторы: Р.М. Бикбаев, I.A.Palani, Н.Н. Реснина, С.П. Беляев, S. S. Mani Prabu, M. Manikandan, S. Jayachandran, Anshu Sahu

Организация: Санкт-Петербургский государственный университет

Обратимая деформация при охлаждении и нагревании под нагрузкой 5-ти слойного образца сплава TiNi, полученного методом послойной наплавки

Одним из перспективных направлений в материаловедении является использование аддитивного производства для получения изделий из сплава TiNi с памятью формы. При использовании такой технологии структура материала является слоистой и, как ранее было установлено, при таком способе производства химический состав слоев и их структура существенно различаются. Это влияет как на мартенситные превращения, так и на функциональные свойства сплавов с памятью формы. Поэтому важно исследовать взаимосвязь структуры и функциональных свойств таких объектов. Целью настоящей работы явилось изучение обратимой деформации пятислойного образца сплава TiNi, полученного методом послойной наплавки, при его охлаждении и нагревании под напряжением в интервале температур фазовых переходов.

Пятислойные образцы из сплава TiNi синтезировали на титановую подложку методом электродуговой послойной наплавки, в котором в качестве расходуемого электрода выступала проволока сплава Ti49.1 Ni50.9 диаметром 1,2 мм. На электроэрозионном станке «АРТА 153 ПРО» из полученного образца вырезали пластины, толщиной 0,5 мм, из которых изготавливали образцы, ширина и длина рабочей части которых составляла 1 и 10 мм, соответственно. Образцы подвергали термообработке при температуре 450˚С в течении 10 часов. Образцы нагружали при температуре 140 оС, при которой все слои находились в аустенитной фазе, и охлаждали и нагревали через интервал мартенситных переходов под постоянным напряжением, величину которого варьировали от 50 до 400 МПа.

Полученные результаты показали, что изменение деформации при охлаждении и нагревании под постоянным растягивающим напряжением происходит в несколько хорошо различимых стадий. Это связано с тем, что существует неоднородное распределение никеля по слоям и различные слои претерпевает мартенситные переходы при различных температурах. Увеличение напряжения, действующего при охлаждении и нагревании, приводит как к увеличению обратимых, так и необратимых деформаций, а также к возрастанию температур мартенситных переходов.  Влияние напряжения на изменение обратимой деформации и температуры превращений различно для второго и третьего с четвертым слоев. Это связано с тем, что во втором слое концентрация никеля не превышает 50,0 ат. %, поэтому его свойства близки к свойствам эквиатомного никелида титана, который характеризуется низким пределом дислокационного скольжения. Поэтому во втором слое активно накапливается необратимая деформация при охлаждении и нагревании. В третьем и четвертом слоях концентрация никеля превышает 50,0 ат. %, поэтому пластическая деформация в них затруднена.