ВЛИЯНИЕ ОТЖИГА НА МАРТЕНСИТНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ТРЕХСЛОЙНОГО ОБРАЗЦА СПЛАВА TiNi, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ WAAM
Автор: Ульяна Павловна Карасева
Соавторы: Р.М. Бикбаев, Н.Н. Реснина, С.П. Беляев, I.A.Palani, SS. ManiPrabhu, M. Manikandan, S. Jayachandran
Организация: Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Среди методов послойного синтеза можно выделить метод послойной электродуговой наплавки (wire arc additive manufacturing - WAAM). Существует лишь несколько работ, в которых сплавы с эффектом памяти формы на основе TiNi получали методом послойной наплавки (WAAM). Основное внимание в этих работах было направлено на исследование структуры таких образцов. Оказалось, что образцы сплава TiNi, полученные методом WAAM характеризуются неоднородным распределением никеля по высоте наплавленных слоев, что влияет на температуры мартенситных переходов и, как результат, ухудшает их функциональные свойства. Поэтому целью настоящей работы явилось исследование влияние отжига на мартенситные превращения в образцах сплава TiNi, синтезированных методом WAAM и их механические свойства.
Полученные результаты показали, что отжиги при температурах 450 – 600 оС выравнивают концентрацию никеля только в пределах слоя и понижают концентрацию никеля в верхнем слое, в котором до отжига концентрация никеля была самой высокой. Это существенно уменьшает температурные интервалы, в которых наблюдаются мартенситные переходы. Так, в исходном образце мартенситные превращения при охлаждении не заканчивались даже при температуре -100 оС, а после отжига уже при температуре -20 оС весь образец находится в мартенситной фазе (рис. 1). Кроме этого, выделение частиц Ti3Ni4 в верхних слоях приводит к тому, что, во-первых, образование моноклинного B19’ мартенсита при охлаждении происходит через образование ромбоэдрической R фазы и, во-вторых, сплав упрочняется.
На рис. 2 представлена диаграмма деформирования трехслойного образца, синтезированного методом WAAM и отожженного при 450 оС 10 часов. Сжатие образца проводили при комнатной температуре, при которой три слоя находились в разном структурном состоянии, что повлияло на зависимость s(e), на которой видны несколько стадий. Первый участок до 100 МПа может быть связан с переориентацией R фазы. Второй участок при 100 £ s £ 200 МПа может быть обусловлен R ® B19’ переходом в верхних слоях и переориентацией B19’ фазы в нижнем слое. На третьем участке при s > 200 МПа, ориентированный мартенсит деформируется упруго до s ~ 500 – 550 МПа, при котором начинается пластическая деформация. Разрушения образца до напряжения 600 МПа не наблюдали.
