Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Сплав Ti - 50,2 % (ат.) Ni для актуаторов: эволюция структуры и эффектов памяти формы при последеформационном отжиге. Часть 1. Структура и фазовые превращения

Е. П. Рыклина, Н. У. Абдураимова, Н. Н. Реснина

Аннотация


Исследовано влияние микроструктуры, формирующейся на разных стадиях разупрочнения при отжиге после умеренной холодной деформации, на мартенситные превращения и функциональные свойства сплава Ti - 50,2 % (ат.) Ni, широко применяемого для актуаторов. Работа представлена в двух частях. В первой части приведены результаты структурных и калориметрических исследований в которых установлено влияние длительной выдержки (10 ч) при температуре эффективного старения 430 °C на характеристические температуры мартенситных превращений. Во второй части рассмотрены особенности влияния эволюции структуры и мартенситных превращений на характеристики формовосстановления. Выявлены и проанализированы условия реализации аномально высоких характеристик формовосстановления при наведении по схеме изгиба с использованием неизотермического нагружения.

Ключевые слова


shape memory alloys; titanium nickelide; cold deformation; post-deformation annealing; microstructure; phase transformations; pre-segregation stage; characteristics of shape recovery; reversible strain; reversible shape memory effect; actuators

Полный текст:

PDF

Литература


Jani J. M., Leary M., Subic A. Shape memory alloys in automotive applications // Appl. Mech. Mater. 2014. V. 663. P. 248 - 253.

Razov A., Cherniavsky A. Application of SMAs in modern spacecraft and devices // J. de Physique IV. 2003. V. 112, No. 10. P. 1173 - 1176.

Ryklina E. P., Khmelevskaya I. Yu., Prokoshkin S. D. Application of thermomechanically treated titanium nickelide to development of medical implants and tools // Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov. 2004. No. 5. Р. 3 - 7.

Mohd Jani J., Leary M., Subic A., Gibson Mark A. A review of shape memory alloy research, applications and opportunities // Mater. Des. 2014. V. 56. P. 1078 - 1113.

Sabahi N., Chen W., Wang C. H. et al. A review on additive manufacturing of shape-memory materials for biomedical applications // JOM. 2020. V. 2, No. 3. P. 1229 - 1253.

Belyaev S., Resnina N., Saveleva A. et al. Influence of the grain size on the strain variation on cooling and heating of Ni50.2Ti49.8 alloy under stress // Mater. Sci. Eng. A. 2019. V. 759. P. 778 - 784.

Grishkov V. N., Lotkov A. I., Baturin A. A. et al. Comparative analysis of inelastic strain recovery and plastic deformation in a Ti49.1Ni50.9 (at %) alloy under torsion and bending // AIP Conference Proceedings. 2015. V. 1683. P. 020067.

Bragov A. M., Danilov A. N., Konstantinov A. Yu. et al. Mechanical and structural aspects of high-strain-rate deformation of NiTi alloy // Phys. Met. Metallogr. 2015. V. 116, No. 4. P. 385 - 392.

Lotkov A., Grishkov V., Zhapova D. et al. Temperature dependence of inelastic strain recovery in TiNi-based alloys under torsion // AIP Conference Proceedings. 2015. V. 1683. P. 020125.

Komarov V., Khmelevskaya I., Karelin R. et al. Effect of biaxial cyclic severe deformation on structure and properties of Ti - Ni alloys // J. Alloys Compd. 2019. V. 797. P. 842 - 848.

Prokoshkin S., Khmelevskaya I., Andreev V. et al. Manufacturing of long-length rods of ultrafine-grained Ti - Ni shape memory alloys // Mat. Sci. Forum. 2018. V. 918. P. 71 - 76.

Khmelevskaya I. Yu., Prokoshkin S. D., Shipsha V. G. et al. Thermomechanical strengthening of titanium nickelide and structure changes upon generation and forced isothermal relaxation of reactive stress // Phys. Met. Metallogr. 2002. V. 93, No. 2. P. 189 - 195.

Urbina C., de la Flor S., Gispert-Guirado F., Ferrando F. New understanding of the influence of the pre-training phase transformation behaviour on the TWSME in NiTi SMA wires // Exper. Mech. 2013. V. 53, No. 8. P. 1415 - 1436.

Ryklina E., Polyakova K., Prokoshkin S. Comparative study of the shape memory effects in Ni-rich Ti - Ni alloy after training in various phase states // Shap. Mem. Superelasticity. V. 6, No. 2. P. 157 - 169.

Ryklina E. P., Prokoshkin S. D., Chernavina A. A., Perevoshchikova N. N. Investigation on the influence of thermomechanical conditions of induction and structure on the shape memory effects in Ti - Ni alloy // Inorg. Mater. Appl. 2010. V. 1, No. 3. P. 188 - 194.

Ryklina E. P., Prokoshkin S. D., Chernavina A. A. Peculiarities of implementation of abnormally high shape memory effects in thermomechanically treated Ti - Ni Alloys // Inorg. Mater. Appl. 2013. V. 4, No. 4. P. 348 - 355.

Ryklina E. P., Khmelevskaya I. Yu., Prokoshkin S. D. et al. Effects of strain aging on two-way shape memory effect in a nickel-titanium alloy for medical application // Mat. Sci. Eng. A. 2006. V. 438. P. 1093 - 1096.

Kolobova A. Y., Ryklina E. P., Prokoshkin S. D. et al. Study of the evolution of the structure and kinetics of martensitic transformations in a titanium nickelide upon isothermal annealing after hot helical rolling // Phys. Met. Metallogr. 2018. V. 119, No. 2. P. 134 - 145.

Polyakova-Vachiyan K. A., Ryklina E. P., Prokoshkin S. D. P., Dubinskii S. M. Dependence of the functional characteristics of thermomechanically processed titanium nickelide on the size of the structural elements of austenite // Phys. Met. Metallogr. 2016. V. 117, No. 8. P. 817 - 827.

Ryklina E., Korotitskiy A., Khmelevskaya I. et al. Control of phase transformations and microstructure for optimum realization of one-way and two-way shape memory effects in removable surgical clips // Mat. Des. 2017. V. 136. P. 174 - 184.

Ryklina E., Prokoshkin S., Vachiyan K. Nanostructured titanium nickelide: Realization of abnormally high recovery strain // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2014. V. 63, No. 012110(1). P. 902 - 915.

Brailovski V., Khmelevskaya I. Yu., Prokoshkin S. D. et al. Foundations of heat and thermomechanical treatments and their effect on the structure and properties of titanium nickelide-based alloys // Phys. Met. Metallogr. 2004. V. 97, No. 1. P. 23 - 27.

Karbakhsh Ravari B., Farjami S., Nishida M. Effects of Ni concentration and aging conditions on multistage martensitic transformation in aged Ni-rich Ti - Ni alloys // Acta Mater. 2014. V. 69. P. 17 - 29.

Ryklina E. P., Polyakova K. A., Tabachkova N. Yu. et al. Effect of B2 austenite grain size and aging time on microstructure and transformation behavior of thermomechanically treated titanium nickelide // J. Alloys Compd. 2018. V. 764. P. 626 - 638.

Polyakova K. A., Ryklina E. P., Prokoshkin S. D. Effect of grain size and ageing-induced microstructure on functional characteristics of a Ti - 50.7 at.% Ni alloy // Shap. Mem. Superelasticity. V. 6(1). P. 139 - 147.

Рыклина Е. П., Прокошкин С. Д., Крейцберг А. Ю. Возможности достижения предельно высоких эффектов памяти формы в сплаве Ti - 50,0 ат. % Ni в различных структурных состояниях аустенита // Известия РАН. Серия физическая. 2013. V. 77, No. 11. P. 1644 - 1652.

Huang W. On the selection of shape memory alloys for actuators // Mat. Des. 2002. V. 23(1). Р. 11 - 19.

Leary M., Huang S., Ataalla T. et al. Design of shape memory alloy actuators for direct power by an automotive battery // Mat. Des. 2013. V. 43. Р. 460 - 466.

Prokoshkin S. D., Brailovski V., Korotitskiy A. V. et al. Specific features of the formation of the microstructure of titanium nickelide upon thermomechanical treatment including cold plastic deformation to degrees from moderate to severe // Phys. Met. Metallogr. 2010. V. 110, No. 3. P. 305 - 320.

Brailovski V., Prokoshkin S., Inaekyan K., Demers V. Functional properties of nanocrystalline, submicrocrystalline and polygonized Ti - Ni alloys processed by cold rolling and post-deformation annealing // J. Alloys Compd. 2011. V. 509, No. 5. P. 2066 - 2075.

Khmelevskaya I. Yu., Karelin R. D., Prokoshkin S. D. et al. Features of nanostructure and functional properties formation in Ti - Ni shape memory alloys subjected to quasi-continuous equal channel angular pressing // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 503(1). 012024.

Сплавы никелида титана с памятью формы. Часть I. Структура и фазовые превращения / Под научной редакцией В. Г. Пушина. Екатеринбург: Изд-во. РАН, 2006. 440 с.

ASTM F(2004)-17, Standard Test Method for Transformation Temperature of Nickel-Titanium Alloys by Thermal Analysis, ASTM International, West Conshohocken, PA. 2017.

Polyakova K., Ryklina E., Prokoshkin S. Thermomechanical response of titanium nickelide on austenite grain/subgrain size // Mat. Today: Proc. 2017. V. 4, No. 3. P. 4836 - 4840.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2021.4.34-41

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024