автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Закономерности структурообразования и формирования эффекта памяти формы в сплавах системы Fe(95-x)-Mn(x)-Si5(x=23...30 at. %)

005005168

На правах рукописи

ЛАБЗОВА Лилия Владимировна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ ЭФФЕКТА ПАМЯТИ ФОРМЫ В СПЛАВАХ СИСТЕМЫ Ре^^-Мп«^ (х=23...30 ат. %)

Специальность 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

- 8 ДЕК 2011

Авторефе рат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2011

005005168

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Тульский государственный университет

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Маркова Галина

Викторовна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гуляев Александр

Александрович

кандидат технический наук, доцент Хмелевская Ирина

Юрьевна

Ведущая организация:

Государственное унитарное

предприятие «Конструкторское бюро приборостроения», г. Тула

Защита состоится «27» декабря 2011 г. в 14.00 час. в 9 учебном корпусе ТулГУ, ауд. 101 на заседании диссертационного Совета Д 212.271.03 Тульского государственного университета (300600, г. Тула, пр. Ленина, 92).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТулГУ.

Автореферат разослан «25» ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент ^И. В. Тихонова

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Характерной особенностью развития современного металловедения является разработка и изучение новых экономически выгодных материалов и сплавов. Среди известных функциональных материалов перспективны недорогие сплавы на основе системы Ре-Мп. Благодаря исследованиям Богачева И. Н., Еголаева В. Ф., Соколова О. Г., Лысака Л. И., Гуляева А. А., 8а\уа£исЫ Т., ^е К. К., Ва1к Б.-Н., Волыновой Т. Ф., Медова И. Б. известно, что физической основой функциональных свойств сплавов (демпфирующей способности, сверхупругости, памяти формы и др.) является мартенситное обратимое у*->е превращение. Несмотря на длительную историю изучения этого превращения в Ре-Мп сплавах до сих пор вопрос о его природе остается дискуссионным - является ли оно термоупругим.

Легирование различными элементами, в частности, кремнием, влияет на характеристики превращения и приводит к улучшению свойств сплавов и расширению возможностей их применения. Эффективное использование Ре-Мп-Б! сплавов в качестве новых перспективных материалов возможно только на основе детального изучения протекающих в них фазовых и структурных превращений и определения их физической природы. К современным методам исследования, позволяющим изучить кинетику структурных изменений непосредственно в процессе развития превращения, относится механическая спектроскопия. На основе выявления закономерностей проявления упругих и неупругих эффектов при мартенситных превращениях возможно, в частности, установление типа превращения.

Актуальными остаются вопросы влияния термической обработки на демпфирующую способность сплавов, однако работы, посвященные изучению зависимости характеристик формовосстановления от режимов термической обработки, в частности, от температуры нагрева под закалку, практически отсутствуют.

Известные и описанные в литературе исследования эффекта памяти формы (ЭПФ) в сплавах на основе Ре-Мп-81 проводились при деформации изгибом. В то же время известно, что схема напряженного состояния существенно влияет на характеристики формовосстановления. Целесообразно и актуально изучить влияние внешних факторов на характеристики формовосстановления при деформации кручением. Мало изучено влияние предварительной деформации на восстановление формы в тройных сплавах Ре-Мп-вь

Изучение особенностей структурообразования и формирования свойств сплавов Ре-Мп-81 представляется актуальной научной задачей, имеющей практическое значение. Комплекс свойств, реализуемых в сплавах Ре-Мп-8!, делает их весьма перспективными материалами для изделий новой техники в качестве рабочих элементов термочувствительных, сигнальных и исполнительных устройств и механизмов.

Диссертационная работа выполнена в Тульском государственном университете на кафедре ФММ, в соответствии с госбюджетным тематическим планом НИР (темы 28-06, 13-11), координируемым Министерством образования РФ и в рамках гранта РФФИ офи_08-08-99048, гранта губернатора Тульской области 2011 г. и в лаборатории

исследования неупругих свойств Института физики твердого тела Технического Университета Брауншвайга, Германия1.

Цель работы - установление закономерностей структурообразования сплавов системы Ре(95_Х)-МП(Х)-815 (х=23...30), фазовых переходов в них и разработка на этой основе оптимальных температурно-силовых режимов воздействия, обеспечивающих развитие эффекта памяти формы на заданном уровне.

В рамках поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Установить тип и характеристики (температуры, величина термического гистерезиса и др.) мартенситных превращений в сплавах Ре-23Мп и Ре(95_х)-Мп(х)-815 с использованием комплекса методик металлофизических исследований и механической спектроскопии.

2. Выявить закономерности формирования структуры сплавов Реде^-Мп^^б (х=23,30) при закалке из однофазной у-области от температур 400... 1 ООО °С.

3. Определить влияние режимов термической обработки на эффект памяти формы сплавов при кручении.

4. Установить влияние предварительно приложенной нагрузки на характеристики эффекта памяти формы.

Научная новизна

- впервые проведено систематическое изучение влияния предварительной деформации и температуры закалки на параметры формовосстановления исследованных сплавов, по результатам которого построены карты зависимости степени восстановления формы (К) от температурно-силовых характеристик;

- на основе комплексного исследования факторов, влияющих на мартенситный пик внутреннего трения в изученных сплавах, показана нетермоупругая природа у<-»е-превращения;

- получены новые экспериментальные данные, подтверждающие развитие процессов расслоения у-твердого раствора в области температур 500... 1000 °С;

- наведенное предварительной деформацией мартенситное превращение в аустенитном сплаве Ре-30Мп-55| обеспечивает более высокие значения формовосстановления, чем в сплаве с мартенситной структурой Ре-23Мп-58к

На защиту выносятся:

1. Комплекс данных о влиянии внешних параметров (частоты колебаний, скорости изменения температуры, изотермической выдержки при температуре максимума внутреннего трения) на упругие и неупругие эффекты в области температур мартенситного превращения у«->е в исследованных сплавах.

2. Экспериментально полученные зависимости характеристик эффекта памяти формы от величины предварительной деформации и температуры закалки из однофазной у-области.

3. Обнаруженное экспериментально изменение структуры сплава Ре-23Мп-55! в зависимости от температуры нагрева под закалку в однофазной у-области.

1 При поддержке д.ф-м.н., проф. Головина И. С. (ФГАОУ ВПО «НИТУ «МИСиС»).

5. Установленное влияние схемы деформирования на степень формовосстановления.

Практическая значимость работы

Разработана и апробирована установка для определения характеристик эффекта памяти формы при деформации кручением (Патент РФ № 92538. Опубл. Б.И. № 8, от 20.03.2010, мпк8 вотз/зв).

Определены параметры эффекта памяти формы сплавов (температуры начала формовосстановления, степень формовосстановления, восстановленная, невосстановленная и упругая деформации) в сплавах Ре-23Мп-581, Ре-30Мп-58ь

На основе большого количества экспериментальных данных получены карты влияния температурно-силовых условий на степень восстановления формы, позволяющие выбрать режим термической обработки и величину предварительной деформации для получения формовосстановления на заданном уровне.

Результаты работы использованы в учебных курсах «Механическая спектроскопия», «Функциональные материалы», «Физика металлов» для студентов физических и материаловедческих специальностей ФГБОУ ВПО ТулГУ.

Апробация работы

Основные результаты доложены и обсуждены:

- на Международных и отечественных конференциях, в том числе: Международная конференция молодых исследователей «Гагаринские чтения» 2006 -2009 (Москва, Россия), XI международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругих явлениях в твердых телах», 2007 (Тула, Россия), XVIII Петербургские чтения по проблемам прочности и роста кристаллов, 2008 (Санкт-Петербург, Россия), V международная конференция «Фазовые превращения и прочность кристаллов», 2008 (Черноголовка, Россия), 3-ая Международная научно-практическая конференция «Структурная релаксация в твердых телах», 2009 (Винница, Украина), Всероссийская молодежная школа-конференция «Современные проблемы металловедения», 2009 (Пицунда, республика Абхазия), конференция «Молодежные инновации» ТулГУ, 2009 (Тула, Россия), Первые Московские чтения, по проблемам прочности материалов, 2009 (Москва, Россия), XI Международная научно-техническая Уральская школа-семинар молодых ученых, 2010 (Екатеринбург, Россия), выставка научно-технического творчества молодежи ТулГУ, 2011 (Тула, Россия).

- на научно-технических семинарах профессорско-преподавательского состава кафедры ФММ Тульского государственного университета (2006 - 2011).

Достоверность результатов и их интерпретации подтверждаются комплексным использованием современных методов структурного и физико-механического анализа (металлографического, дюрометрического, рентгеноструктурного и др.), статистической обработкой экспериментальных данных с помощью современных ППП; а также хорошей воспроизводимостью результатов исследований, системным подходом в выборе составов сплавов и режимов их обработки.

Публикации

По результатам выполненных по теме диссертации исследований имеется 14 публикаций, в том числе 3 - в рецензируемой отечественной печати. Список работ, приведенных в автореферате, отражает основные положения и содержание диссертационной работы.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка цитируемой литературы, включающего 164 наименование и приложение. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста и содержит 60 рисунков, 5 таблиц.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении аргументирована актуальность исследования, показана научная и практическая значимость проблемы, сформулирована цель работы. Указаны основные направления исследований, нереализованные ранее при изучении особенностей обсуждаемых сплавов.

Глава 1. Состояние вопроса

В первой главе приведен обзор и анализ литературных данных, посвященных структуре и функциональным свойствам Ре-Мп и Ре-Мп-Я! сплавов. Основная масса публикаций посвящена формированию структуры и изучению механических свойств нелегированных сплавов с различным содержанием марганца. Известно, что в сплавах Ие-Мп с концентрацией марганца менее 18 ат.% развивается мартенситное превращение

а при содержании Мп 16 - 27 ат. % развивается мартенситное у*->£-превращение. Сплавы, содержащие более 28 ат.%, сохраняют аустенитную структуру. Предполагается, что превращение у<-+е начинается на упорядоченных дефектах упаковки в аустените. На энергию дефектов упаковки влияет легирование, в частности, легирование 81 снижает энергию дефекта упаковки. В то же время кремний уменьшает параметры кристаллической решетки аустенита и мартенсита, а также объемный эффект при мартенситном превращении. Известно, что введение кремния способствует увеличению эффекта памяти формы (ЭПФ), однако остается мало изученным вопрос о влиянии 81 на тип и параметры у+->Е-превращения.

В литературе широко рассмотрены вопросы влияния термической обработки на демпфирующую способность сплавов Ре-Мп. Однако работы, посвященные изучению зависимости характеристик памяти формы от режимов термической обработки, в частности, от температуры закалки, отсутствуют. Известно, что даже гомогенизированные после литья сплавы закаливают от температур более 1050 °С. В соответствии с диаграммой состояния нагрев до температур 400... 1000°С уже формирует структуру у-твердого раствора. Возникает вопрос о необходимости нагрева под закалку до столь высоких температур. В литературе показана возможность расслоения у-твердого раствора Бе-Мп сплавов по спинодальному механизму в интервале температур 600.. .1200 °С. Другие авторы приводят данные о развитии упорядочения при 700...800°С. Таким образом, вопрос о процессах, происходящих в у-твердом растворе в интервале температур 400... 1000 "С, остается открытым.

Сплавы Ре-Мп и тройные композиции на их основе в большей степени известны, как сплавы с высокой способностью рассеивать энергию внешних колебаний. Как сплавы, проявляющие свойство восстановления формы при изменении температуры, они мало изучены. Известно, что обратимость превращения у<-+е предполагает возможность развития эффекта памяти формы в сплавах, однако помимо превращения, восстановление формы обусловлено дефектами упаковки, состоянием аустенита и другими причинами. Обсуждены преимущества и недостатки существующей в

литературе теории эффекта памяти формы в сплавах системы Ре-Мп-Зь Отмечено, что данные об эффекте памяти формы в тройных сплавах носят несистематический характер.

На основе анализа литературы сформулированы задачи исследования.

Глава 2. Материалы и методики исследования

Во второй главе обоснован выбор объектов и методов исследования. В соответствии с задачами, поставленными в работе, в качестве материалов для исследования были выбраны сплавы Ре-Мп и Ре-Мп-Зь Особый интерес представляет сопоставление структуры и функциональных свойств сплава Ре-23Мп-581, в котором реализуется у—>е превращение, и сплава Ре-30Мп-581, состав которого лежит за пределами концентрационной области развития мартенситного превращения. Составы исследованных сплавов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав исследованных сплавов (ат. %)'

Сплав Fe, % Мп, % Si, % С, %

Fe-23Mn 76,4 23 - -

Fe-23Mn-5Si 69,5 22,7 5,0 0,046

Fe-26Mn-3Si 70,5 26,5 3,0 -

Fe-30Mn-5Sí 66 29,5 5,0 0,052

Все исследованные сплавы были подвергнуты термической обработке: 1) отжигу от 1000 °С в течение 24 ч, охлаждение на воздухе; 2) закалке от температур 400... 1000 еС с шагом 100 еС, охлаждение в воде; выдержка образцов в печи 60 мин.

Для металлографического изучения структуры и определения характеристик зёренной структуры применяли оптический микроскоп Axio Observer Dim при увеличениях *50...*1000. Статистический анализ результатов проводили с использованием программного обеспечения AxioVision Pel. 4.7.

Макротвердость измеряли на твердомере ИТ 5010-01 по методу Виккерса с нагрузкой 50 Н в течение 10 с. Измерения микротвердости проводили на приборе ПМТ-3 при нагрузке 0,5 Н в течение 5 с. Погрешность метода измерения составляет ± 2 HV. Обработку экспериментальных данных проводили в соответствии с рекомендованными методиками и использованием ППП Statgraphics Plus 5.1., MS Excel 2007, SigmaPlot 10.0 и Origin v.7.0.

Температуры обратного и прямого превращения определяли методом калориметрического анализа на дифференциальном сканирующем калориметре Netzsch DSC 404, а также дилатометрическим методом с использованием оптического индикаторного дилатометра. Измерения зависимостей изменения удлинения (Al) при нагреве и охлаждении проводили в интервале температур 20...500°С со скоростью нагрева и охлаждения 5 - 10°С/мин. В температурном диапазоне превращения определяли величину линейного эффекта превращения (ДL).

Фазовый состав и параметры решетки фаз определяли методом рентгеноструктурного анализа на установке ДРОН 2.0 с использованием кобальтового Кд излучения. Погрешность определения параметров решетки составила ±51им.

'Образцы для исследований любезно предоставлены дф.-м.н., проф. И. С Головиным (ФГАОУ ВПО «НИТУ «МНСиС») » к.ф.-м.н., с.н.с. С. д. Макушевым (ЦНИИЧМ им. И.М.Бардина, ИМФ).

Для подтверждения результатов фазового анализа проводили магнитный анализ с использованием баллистическим магнитометром (метод Штеблейна).

Измерения упругих и неупругих характеристик сплавов выполняли на установке типа обратного крутильного маятника РКМ-ТПИ в режиме свободно-затухающих колебаний проволочных образцов (площадь сечения ~ 1 мм2) в области температур от -70...600°С со скоростью нагрева и охлаждения 2-5 °С/мин в диапазоне частот 0,7 -3 Гц при амплитуде деформации - 10"4 в вакууме 10~2 Па. Измерения при изгибных колебаниях проводили на универсальном динамическом механическом анализаторе DMA Q800 в диапазоне частот 150 - 3000 Гц в вакууме ~ 1(Г2 Па при скорости нагрева образцов 1 °С/мин в интервале температур-190...630 'С.

Характеристики формовосстановления сплавов Fe-Mn-Si при деформации

проволочных образцов (площадь сечения ~ 1 мм2) кручением (значения предварительной

деформации 2, 3, 4, 5 %) определяли на установке, разработанной на кафедре

ФММ ТулГУ при участии автора (патент РФ № 92538). По полученным графикам

зависимостей у(7) (рисунок 1) определяли температуры начала формовосстановления

(А„ф) и характеристики памяти формы (упругую - уупр, восстановленную - у„,

невосстановленную-уя и остаточную деформации - уосг, степень восстановления формы

- К). Степень восстановления формы К

I у — у

рассчитывали по формуле К = —— -100 %.

Yoct

L—--------------------------Рисунок 1 - Характеристики

J формовосстановления, определяемые по зависимости

\ I i> уСП , \ j ! /6

Foot \ Л; ' Погрешность определения характеристик

. ЭПФ, установленная по многократным

______у да испытаниям, не выходит за пределы допустимой

ТЕМПЕРАТУРА.* технической нормы 10%.

Глава 3. Механизм и характеристики мартенситного превращения в сплавах системы Fe-Mn, Fe-Mn-Si

Для исследования превращения в сплавах Fe-Mn и Fe-Mn-Si использовали совокупность металлофизических методов, в том числе метод внутреннего трения, который отличается высокой чувствительностью. Комплекс проведенных исследований позволил уточнить характер превращений в сплавах Fe-Mn и Fe-Mn-Si с разным содержанием марганца и кремния.

Анализ температурных зависимостей внутреннего трения (ТЗВТ) образцов сплавов с содержанием марганца менее 30% показал, что на ТЗВТ всех сплавов в герцевом диапазоне частот формируется максимум ВТ, сопровождающийся резким перегибом на температурной зависимости квадрата резонансной частоты (ТЗ /р2). При охлаждении максимум располагается на 120... 180 °С ниже, чем при нагреве.

Данные калориметрии показали наличие значительных тепловых эффектов в температурном интервале положения максимумов ВТ и перегибов на ТЗ/': при нагреве - экзотермических, при охлаждении - эндотермических (рисунок 2). Обнаружено, что

величина тепловых эффектов в сплаве Ре-23Мп существенно больше, чем в сплавах с кремнием.

Дилатометрический анализ также показывает соответствие температур упругих и неупругих эффектов температурам перегибов на зависимостях Д/(7) (рисунок 3).

в"

, Г,№, Гцг

2 . кг

С Гц'Ж и

Рисунок 2 - Температурные зависимости рисунок 3 _ тзвт (.}> /р3 {о) и уатнение

резонансной частоты /р!(°) и (Д/) (Д) образца сплава Ре-23Мп-55; при

тепловыделения (•) сплава Ре-23Мп, при нагреве нагреве и при охлаждении

Совокупность полученных разными методами результатов позволяет связать упругие и неупругие эффекты в исследованных сплавах с обратимым мартенситным превращением у<-»8. Определены температуры прямого и обратного мартенситного превращения и величина термического гистерезиса в исследованных сплавах. В таблице 2 приведены средние значения температур прямого и обратного мартенситного превращения (МП), полученные из собственных дилатометрических, калориметрических и спектроскопических исследований. Анализ данных показывает, что сплавы Ре-23Мп и Ре-26Мп-381 имеют близкие значения температур МП и величины гистерезиса превращения. В то же время превращение в сплаве Ре-23Мп-581 характеризуется более значительным гистерезисом вследствие существенного снижения температур прямого мартенситного превращения. Причиной этого эффекта, вероятно, является сравнительно большое количество кремния, стабилизирующего аустенит. Полученные результаты хорошо согласуются с данными литературы, где отмечено слабое влияние содержания Мп и 81 (до 3 %) и на температуру МП, а при увеличении содержания 81 более 4,5 % точки прямого МП снижаются. Отметим также, что при добавлении кремния наблюдается уменьшение дилатометрического и теплового эффектов при превращении.

На ТЗВТ сплава Ре-ЗОМп-бЭ! в исследованном интервале температур -70.. .600 °С не обнаружено специфических мартенситных максимумов ВТ, как не обнаружено и дилатометрических эффектов. В исследованном интервале температур сплав находится в аустенитном состоянии.

Наличие тепловых и объемных эффектов является признаками фазового перехода I рода, в то время как фиксируемые резкие перегибы на ТЗ /р3 специфичны для фазовых переходов II рода. К смешанным переходам относятся, прежде всего, термоупругие

мартенситные превращения, являющиеся физической основой развития эффекта памяти формы. Для определения характера превращения в исследованных сплавах проведены исследования факторов, влияющих на мартенситный максимум ВТ.

Таблица 2. Характеристики мартенситного превращения в сплавах

Характеристика Р^-23Мп Ре-23Мп-581 Ре-26Мп-381

Аю °С 187 158 184

4° С 245 239 234

Мп° С 120 56 126

Л/к °С 52 -22 62

термический гистерезис (Ан-Мк), °С 130 182 115

тепловой эффект превращения кДж/кг 0,83-0,72 — 0,32-0,01

линейный эффект превращения мм 0,6 0,1-0,14 —

дефект модуля при превращении 0,064 0,026 0,043

В соответствии с современными представлениями, внутреннее трение, обусловленное МП и наблюдаемое в интервале температур МИ~МК (А„-Ак), можно представить в виде суммы трех составных частей = О^ + + :

- переходная ¡Зт'' являющаяся основной частью пика при измерениях в герцевом диапазоне частот (/"<50 Гц), определяемая условиями измерения (Т ^ 0);

- равновесная (У^, определяемая механизмом превращения и коррелирующая с подвижностью межфазных границ; не зависит от условий измерения, выявляется при

Т = 0;

- фоновая <2/\ определяемая суммой вкладов в рассеяние энергии от

сосуществующих в интервале М„-Мк высоко- (аустенита) и низкотемпературной (мартенсита) фаз с учетом их объемной доли.

В соответствии с моделью Гримо, высота пика ВТ мартенситной природы нелинейно зависит от комплексного параметра Г/соа0 (со - угловая частота: Т -скорость изменения температуры, а0 - амплитуда напряжений), описывающего условия процесса измерения.

Для экспериментальной проверки соответствия эффектов ВТ в исследованных сплавах модели Гримо проведены измерения ТЗВТ при различных частотах и при разной скорости изменения температуры.

Измерения ТЗВТ сплава Ре-23Мп при разных условиях показали, что площадь максимума ВТ увеличивается с ростом скорости изменения температуры по линейному закону и уменьшается при росте частоты по степенному (рисунок 4), что соответствует модели Гримо.

ю

7. ч:;»яи

1.0 1й 2Д 2.2 :.) 2.4

-150 а т/л ■ \ « 2.2 -СЛшн ¿51» 200

5-юо \ / 160

350 1У> С 120

'01 а и

.ЯШ 100 80

2?0 о 5<> 40

О"1,10"1

-о- 500 Гц -•-3000 Гц

/Гц "

1 юи у. ¿'Л1 ¿чи

Рисунок 5 - ТЗВТ сплава Ре-26Мп-331 при разных частотах

Рисунок 4 - Зависимость площади максимума ВТ от частоты измерения (•) и от скорости нагрева (о)

В сплавах с кремнием наблюдается аналогичное поведение ВТ. Так, измерения ТЗВТ сплава Ре—26Мп—531 при частотах 500 и 3000 Гц показали, что при высокой частоте пик ВТ практически вырождается (рисунок 5), в то же время характер Т3/г и температуры перегибов на них полностью идентичны.

Стабилизация температуры при максимальном значении ВТ (Тд., ) приводит к

резкому снижению внутреннего трения до уровня фона за 15 мин (рисунок 6). Из этого следует, что мартенситный пик ВТ, полученный в герцевом диапазоне частот, состоит только из переходной составляющей внутреннего трения <2г'» а равновесная

составляющая (¿^ в максимуме ВТ равна нулю.

Рисунок 6 - Зависимость ВТ сплава Ре-26Мп-381 от времени выдержки при температуре 7^,

Отсутствие вклада равновесной составляющей свидетельствует о неподвижности межфазных границ в интервале А/„-Л/к и А„-Ак в поле приложенных напряжений при у ~ 10"4, что не исключает, однако, возможности их перемещения при больших амплитудах напряжений. Отсутствие подвижности границ «мартенсит-аустенит» является признаком их некогерентности и, следовательно, нетермоупругого характера превращения у<->е.

Комплекс проведенных исследований позволил уточнить характер мартенситного превращения в сплавах Ре-Мп и Рс-Мп-Э! с содержанием марганца менее 30% и кремния не более 5 %. Полученные экспериментально достаточно большие дилатометрические эффекты при превращении, значительная величина термического гистерезиса (более 100 градусов) и, главное, отсутствие фазовой составляющей в мартенситном максимуме ВТ однозначно свидетельствуют о нетермоупругом характере обратимого превращения 7<->с как в базовом сплаве Ре-23Мп, так и в сплавах, легированных кремнием.

Глава 4. Влияние температуры закалки на структуру и свойства сплавов Fe-23Mn-5Si и Fe-30Mn-5S¡

В главе представлены результаты исследований влияния температуры нагрева под закалку (400... 1000 °С) на фазовый состав, структуру, температуры превращений и свойства сплавов Fe-23Mn-5Si и Fe-30Mn-5Si.

Проведенные металлографические исследования сплава Fe-23Mn-5Si показали, что образовавшаяся после закалки из аустенитной области структура представляет собой мартенсит и аустенит. В структуре закаленных от 700 °С образцов £-мартенсит представляет собой узкие и длинные пластины, пересекающиеся под углами 60 и 120° (рисуно^. 7, а). Структура, полученная после высокотемпературной закалки, имеет принципиально иную морфологию - пакеты пластин мартенсита, ориентированных относительно друг друга (рисунок 7, б). Такая морфология присуща а-мартенситу, образующемуся в бинарных сплавах с содержанием марганца 8 - 9 %.

Швк - • * т ли мяк

Рисунок 7 -Микроструктуры сплава Ре-23Мп-58к а) закалка от 700 °С, 6) закалка от1000 °С, х250

По данным фазового рентгеновского анализа структура закаленного сплава Ре-23Мп-581 в общем случае может содержать три фазы - аустенит (у-фаза) и два вида мартенсита - в и а (рисунок 8). По мере повышения температуры закалки количество £-мартенсита уменьшается от 80 % до -10 %, а а-мартенсита - возрастает от 0 до почти 95 %. Доля аустенита сохраняется на уровне 10-30%.

IQ^Kai-eoфазы, 90 -

ШЦ,-ЕЭ

т

ш

JS

400 500 600 700 800 900 1000

JtlK1

Рисунок 8 - Фазовый состав сплава Fe-23Mn-5Si после закалки от 400... 1000 °С

Рисунок 9 - Амплитуда сигнала магнитометра сплава Ре-23Мп-581 после закалки от различных температур

Присутствие в структуре сплава ферромагнитной a-фазы подтверждено методом магнитного фазового анализа. Рост интенсивности сигнала свидетельствует об увеличении количества ферромагнитного а-мартенсита при повышении температуры закалки (рисунок 9).

Дилатометрическим анализом и методом внутреннего трения определены температуры прямого и обратного превращения y<->s свежезакаленных от различных температур образцов. Установлено, что температура закалки слабо влияет на точки превращения.

По результатам дилатометрического анализа определена величина линейного эффекта, сопровождающего мартенситное превращение (AL). Зависимость AL(T,aK), имеет вид кривой с максимумом при Гзак=700 °С (рисунок 10).

Исследование влияния температуры закалки на степень формовосстановления показало, что зависимость К(Т,Ж) имеет вид кривой с максимумом при температурах закалки 600...700 "С (рисунок 11). Максимальное восстановление формы достигает 75 %.

Комплекс проведенных исследований позволил установить, что закалка от различных температур из области у-твердого раствора влияет на структуру и свойства сплава Fe-23Mn-5Si, на основании чего можно предположить, что высокотемпературное аустенитное состояние не является стабильным. В аустените при повышении температуры до 1000 °С развиваются процессы, приводящие, по-видимому, к усилению негомогенности аустенитной фазы. Проведенный термодинамический анализ показал, что свободная энергия системы Fe-23Mn становится отрицательной при образовании обогащенных марганцем кластеров минимального размера (Ю-15 моль). На основании полученных экспериментальных данных и результатах термодинамического анализа сформулирована гипотеза о развитии процессов расслоения у-твердого раствора. Анализ литературы показал также, что межатомные связи Fe-Si сильнее, чем связи Fe-Fe, Fe-Мп и Мп-Мп. В этом случае атомы кремния окружены преимущественно атомами Fe, а не Мп. Такое ближнее упорядочение неизбежно сопровождается ближним расслоением по марганцу. Таким образом, легирование кремнием должно усугублять уже существующую тенденцию к концентрационному расслоению аустенита.

Рисунок 10 - Зависимости линейного эффекта прямого МП сплава Ре-23Мп-551 от температуры закалки

7В0 Тик. "С

Рисунок 11 - Зависимость степени формовосстановления К сплава Ре-23Мп-581 от температуры нагрева под закалку (упр = 1 %)

Результаты проведенных исследований позволяют предположить следующую схему развития превращений. При нагреве в область однофазного твердого раствора в результате расслоения аустенита будет формироваться структура, состоящая из областей обедненных и обогащенных марганцем и, возможно, кремнием. При этом с учетом постоянства времени выдержки (1 час), степень расслоения будет увеличиваться по мере повышения температуры нагрева. Максимальная степень обогащения марганцем микрообластей, оцененная по параметру решетки у-фазы, достигает 31 % Мп. При такой концентрации превращение у-*в при охлаждении не происходит. В то же время, обедненные марганцем области при охлаждении будут испытывать превращение у-»е, у—>Е+а или у->е-*а в зависимости от степени обеднения. Предполагая, что области, обогащенные и обедненные по марганцу, не разделены межфазными границами, мартенситный сдвиг у->а, зарождаясь в областях, обедненных марганцем, может распространяться на значительный объем у-фазы.

Металлографический и рентгеноструктурный анализы показали, что структура сплава Ре-30Мп-581 при всех температурах закалки является однофазная и представляет собой зерна аустенита с двойниками (рисунок 12). С повышением температуры закалки наблюдается лишь рост зерна.

Дилатометрический анализ, как и механическая спектроскопия показали отсутствие мартенситного превращения в исследованном диапазоне температур от

Вместе с тем, исследования характеристик фомовосстановления выявили существенную зависимость К от температуры закалки. Коэффициент формовосстановления К возрастает с повышением температуры закалки, достигая максимальных значений (~ 90 %) при температуре 700 °С, а затем снижается (рисунок 13).

Обнаруженное формоизменение в сплаве Р^-30Мп-581 не может быть обусловлено е-мартенситом превращения, поскольку в сплавах такого состава МП при охлаждении не реализуется. Формовосстановление обусловлено образованием мартенсита напряжения под действием нагрузки, приложенной при измерении. В этом случае все кристаллы образующегося мартенсита напряжения определенным образом ориентированы относительно направления деформации образца. При нагреве

20...400 °С.

+50 500 600 1.1(1 ог 800 900 1000

Рисунок 12 - Структура сплава Ре-30Мп-551, закаленного от 700 °С, *500

Рисунок 13 - Зависимость степени формовосстановления К сплава Ре-30Мп-551 от температуры нагрева под закалку (у„р = 1 %)

деформация возвращается по наведенному каналу. В сплаве Ре-23Мп-58( только часть мартенсита получена под действием приложенной нагрузки, вследствие чего формовосстановление в нем меньше, чем в сплаве с 30 % Мп.

Глава 5. Эффект памяти формы в сплавах Ре-Мп^

Исследованы закономерности развития ЭПФ в сплавах Ре-23Мп-581 и Ре-ЗОМп-58г в зависимости от режимов закалки, степени деформационного воздействия и схемы нагружения.

Типичные экспериментальные кривые формоизменения образцов сплавов в процессе нагрева и охлаждения представлены на рисунке 14. Все полученные зависимости формоизменения имеют одинаковый характер: в процессе нагрева деформация восстанавливается неполно и неравномерно. Формовосстановление начинается при достижении температуры, обозначенной как ,. При охлаждении до комнатной температуры формоизменение не наблюдали, что свидетельствует об отсутствии обратимой памяти формы в исследованных сплавах.

Кинетика восстановления формы в сплавах разного состава различна. В сплаве Ре-23Мп-581 формовосстановление происходит в две стадии. Низкотемпературная стадия начинается на ~ 80 °С ниже точки Аи, определенной дилатометрическим анализом и методом ВТ. При температуре Аи на кривой у(7) фиксируется перегиб. При комнатной температуре структура закаленного сплава Ре-23Мп-581 представлена мартенситом и у-фазой. Приложение предварительной нагрузки стимулирует образование г-мартенсита напряжения, увеличивая общее количество мартенсита в

Рисунок 14 - Формовосстановление образцов сплавов Ре-23Мп-581 и Ре-30Мп-551 после у„р= 2 % (Т,ш = 700 °С>

При нагреве до ^ в первую очередь происходит переход е—>у именно мартенсита напряжения, который ориентирован по направлению приложенной нагрузки. При достижении температуры Ав в формоизменение включается мартенсит превращения, ориентировка которого случайна относительно действующей нагрузки.

В сплаве Ре-ЗОМп—581 восстановление формы происходит с постоянной интенсивностью и полностью обусловлено превращением мартенсита напряжения образованного при действии предварительной деформации.

При увеличении упр от 1 до 5 % температура начала формовосстановления сплава Ре-23Мп-581 возрастает, но более интенсивно, чем сплава Ре-30Мп-58! (рисунок 15).

Проведенные исследования показали, что параметры формовосстановления в сплавах Ре-Мп-81 - упругая (уупр) и невосстановленная (у„) деформации, а также степень восстановления формы (К) зависят от величины предварительной деформации.

Увеличение предварительной деформации от 1 до 5 % приводит к росту упругой и невосстановленной деформации, а степень формовосстановления К снижается по экспоненциальному закону (рисунок 16), по-видимому, вследствие увеличения доли деформации скольжением. Величина восстановленной деформации мала и не превышает 0,5 % при всех значениях 7„р. Максимальная степень формовосстановления проявляется при у„Р = 1 %.

Сплав с 30 % Мп показывает лучшие характеристики формовосстановления {К^ = 88%) по сравнению со сплавом Ре-23Мп-531 (АГШЖ = 75 %). Ни в одном из экспериментов не обнаружено 100-процентного восстановления формы. Критическая степень деформации, при которой возможно полное восстановление формы, для исследованных сплавов, по-видимому, составляет менее 1 %.

160 140 120 100 80 60

□ Ре-30Ми-551 закалка от 700 "С • Ге-23Мп-55| закалка от 700 °С О Нс-23Мп-551 закаяка от 900 "С

тлр''

Рисунок 15 - Зависимость характеристических температур А* от у„р

Рисунок 16 - Зависимость степени формовосстановления (К) от 7„р

Зависимость степени формоизменения от температуры закалки немонотонна: наибольшая степень формовосстановления достигается при малых степенях предварительной деформации 1 - 2% и температуре закалки 500...800°С. При росте предварительной деформации уменьшается влияние температуры закалки на К.

Комплекс проведенных исследований позволил обобщить полученные данные о влиянии температуры закалки и предварительной деформации на степень восстановления формы в исследованных сплавах в виде карт, отражающих совместное влияние температурно-силовых параметров на степень формовосстановления (рисунок

Полученные карты позволят конструкторам и технологам определять оптимальный режим закалки и необходимую величину предварительного нагружения для обеспечения восстановления формы на заданном уровне при разработке элементов с памятью формы из сплавов Ре-23Мп-581 и Ре-30Мп-58ь

а:

400 500 600 700 800 900 1000

Температура нагрева под закалку.

а

Температура плгрева под закалку °С 6

Рисунок 17 - Карты зависимости степени восстановления формы К от предварительной деформации (у„р) и температуры нагрева под закалку для сплавов: а) Ре-23Мп-551; б) Ре-ЗОМп-551

Конструктивные элементы с памятью формы могут использоваться в режиме однократного либо многократного срабатывания. В работе проведено сравнение характеристик формовосстановления сплавов Ре-Мп-81 при двух схемах деформирования - однократная деформация (режим 1) и деформация накоплением (режим 2). Режим 1: деформация при комнатной температуре на заданную величину -нагрев до температур обратного МП. Режим 2: деформация при комнатной температуре на 1 % - нагрев до температур обратного МП - охлаждение до 20 °С - деформация при комнатной температуре на 2 % - нагрев до температур обратного МП - охлаждение до 20 °С - деформация при комнатной температуре на 3 % - нагрев до температур обратного МП - охлаждение до 20 °С.

На рисунке 18, о приведены зависимости Щупр) для нагружения накоплением и для однократного нагружения образцов сплава Ре-23Мп-581. Видно, что накопление деформации приводит к более интенсивному снижению степени формовосстановления до более низкого уровня К.

В сплаве Ре-30Мп-581 деформация накоплением, напротив, приводит к существенно более медленному снижению степени формовосстановления при росте деформации (рисунок 18, б). Вероятно, увеличивающаяся предварительная деформация при накоплении инициирует появление большего количества одновариантного мартенсита напряжения, что и обусловливает более эффективное формовосстановление | ПРИ Тпр = 2 и 3 %.

Проведенные исследования показали, что исследованные сплавы могут ! использоваться для изготовления рабочих элементов, срабатывающих при нагреве как в режиме одного цикла «деформация - нагрев», так и в режиме нескольких циклов.

к. %

45

30

60

75 Э

15

-•—Режим 2 —О—Режим 1

15

0

0

а

б

Рисунок 18 - Зависимость степени формовосстановления от у„р сплава а) Ре-23Мп-5Б1 и сплава б) Ге-30Мп-551 при однократном деформационном воздействии (режим 1) и при деформировании накоплением (режим 2).

3. Заключение и общие выводы

В работе методами внутреннего трения, металлографического, рентгеноструктурного, дилатометрического, калориметрического анализов изучены особенности бездиффузионных превращений в сплавах системы Ре(95.х)-Мп(9х)-815 (х=23...30 ат. %) и закономерности структурообразования при закалке из однофазной у-области. Определены параметры формовосстановления исследованных сплавов и факторы, влияющие на уровень проявления памяти формы: степень предварительной деформации, температура закалки, схема нагружения.

В целом по работе можно сделать следующие выводы:

1. Методами механической спектроскопии в сплавах Ре-23Мп, Ре—23Мп-581, Ре-26Мп-381 обнаружены максимумы внутреннего трения, сопровождающиеся перегибами на температурных зависимостях квадрата резонансной частоты. Сопоставление температур максимумов и данных дилатометрического и калориметрического анализов показало фазовую природу упругих и неупругих эффектов, наблюдаемых во всех сплавах.

2. Анализ влияния внешних факторов (частота, скорость изменения температуры, изотермическая выдержка) на фазовый максимум внутреннего трения показал его аддитивный характер. Установлено отсутствие вклада равновесной составляющей в максимум внутреннего трения, что в сочетании с экспериментально определенными большим термическим гистерезисом превращения (Ан-Мк) и значительным линейным эффектом АЬ свидетельствует о нетермоупругом характере перехода у<-»е в сплавах Ре-Мп и Ре-Мп-Бк

3. Методами рентгеноструктурного, дилатометрического, металлографического анализов, а также измерениями степени восстановления формы показана зависимость структуры и свойств сплава Ре-23Мп-581 от температуры закалки. На основании полученных данных и выполненного термодинамического анализа стабильности у-твердого раствора предложена гипотеза о существовании концентрационного расслоения в однофазной у-области.

4. Установлена возможность развития эффекта памяти формы в аустенитном сплаве Ре-30Мп-581, обусловленного образованием одновариантного мартенсита

напряжения под действием предварительной деформации. Определены характеристики эффекта памяти формы в сплавах Ре-23Мп-531 и Ре-30Мп-581 (упругая - ууп[и восстановленная - ув, невосстановленная деформации — ун, степень формовосстановления - К) при деформации кручением. Показано влияние предварительной деформации: при увеличении упр от 1 до 5 % упругая и невосстановленная деформация растет по линейному закону, а степень формовосстановления К снижается по экспоненциальному. Максимальный эффект восстановления формы проявляется после упр=1% и достигает 75 % в сплаве Ре-23Мп-581 и 88% в сплаве Ре-30Мп-581 после закалки от 600...800 "С. Критическая степень деформации, отвечающая началу развития необратимого скольжения в исследованных сплавах, не превышает 1 %.

5. Использование накопительной схемы деформирования образцов сплава Ре-23Мп-531 при измерении приводит к более интенсивному снижению степени восстановления формы К при увеличении упр по сравнению с однократным деформированием. Сплав Ре-30Мгь-581, напротив, демонстрирует уменьшение интенсивности снижения К с ростом упр при накопительной схеме деформирования.

6. Установлено, что восстановление формы деформированного в мартенситном состоянии сплава Ре-23Мп-581 начинается при температуре - на 80...100°С ниже точки превращения Аи. По мере увеличения предварительной деформации температура А^ повышается по линейному закону, приближаясь к температуре фазового перехода, что объяснено обратным превращением мартенсита напряжения, полученным при приложении предварительной нагрузки.

7. По результатам исследований построены карты зависимости степени формовосстановления от температурно-силовых характеристик для сплавов Ре-23Мп-

и Ре-30Мп-581, позволяющие определить оптимальные режимы термической закалки и значения предварительной деформации для получения степени восстановления формы К на контролируемом уровне.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях:

в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Гончаров С. С., Маркова Г. В., Лабзова Л. В., Клюева О. С. Влияние термической обработки на фазовые превращения Ре-23Мп-531 и Ре-30Мп-531 // Известия ТулГУ. Технические науки. Выпуск 4. Ч. 2- Тула, 2010. - С.106-112.

2. Патент РФ № 92538. Опубл. Б.И. № 8, от 20.03.2010, МПК8 ООШ 3/38, Устройство для измерения параметров восстановления формы в материалах, Архангельский С. И., Лабзова Л. В., Маркова Г. В., Чуканов И. В.

3. Лабзова Л. В. Проявление памяти формы в Ре-Мп-Б! сплавах. // XI Международная научно-техническая Уральская школа-семинар молодых ученых. Сборник научных статей. - Екатеринбург, УрФУ, 2010. - С. 164 - 166.

в периодических изданиях и материалах конференций:

4. Лабзова Л. В. Влияние степени предварительной деформации и температуры закалки на характеристики формовосстановления сплавов Ре-Мп-81// Сборник научных статей № 8, вып. 1. - Казань: Казанский издательский дом, 2010. - С. 144-149.

5. Лабзова Л. В., Маркова Г. В. Амплитудонезависимое внутреннее трение в закаленных сплавах Ре-18Мп // Материалы XI Международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах» (НАР Б XI) — Тула, Изд-во ТулГУ, 2007. - С. 101.

6. Лабзова Л. В., Маркова Г. В. Внутреннее трение в закаленном сплаве Ре-18Мп // Научно технический сборник Тульского артиллерийского инженерного института—Тула, Тульский АИИ, 2008. — С. 217 — 219.

7. Маркова Г. В., Лабзова Л. В., Шустова О. Ю. Влияние степени предварительной деформации на характеристики памяти формы сплавов системы Ре-Мп-Э! // Сб. трудов XVIII Петербургских чтений по проблемам прочности й роста кристаллов. - С-Пб., 2008. - С. 225.

8. Лабзова Л. В. Эффект памяти формы при различных способах предварительной деформации // Сб. трудов Всероссийской молодежной школы-конференции «Современные проблемы металловедения» ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС. -М.: Типография Издательского дома МИСиС, 2009. - С. 37 - 38.

а также в тезисах докладов шести конференций разного уровня.

Изд. лиц. ЛР №020300 от 12.02 97. Подписано в печать 25.11.11. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 1,1. Уч.-изд. л. 1,0 Тираж 100. Заказ 060.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300012, г. Тула, просп. Ленина, 95

Введение

Глава 1 Состояние вопроса

1.1 Стабильные и метастабильные превращения в сплавах системы 12 Бе-Мп на основе железа

1.2 Механизм образования е-мартенсита

1.3 Микроструктура железомарганцевых сплавов

1.4 Влияние термической обработки на фазовый состав Бе-Мп сплавов

1.5 Влияние легирующих элементов на фазовые превращения 32 железомарганцевых сплавов

1.6 Структура и свойства сплавов Бе-Мп, легированных кремнием

1.7 Механические свойства Бе-Мп сплавов

1.8 Эффект памяти формы в сплавах Бе-Мп и Ре-Мп

1.9 Рассеяние энергии в сплавах системы Ре-Мп

1.10 Выводы по главе. Постановка задач исследования

Глава 2 Материалы и методики исследования

2.1 Материалы исследований

2.2 Методы исследования

2.2.1 Металлографический анализ

2.2.2 Дюрометрический метод

2.2.3 Дилатометрический анализ

2.2.4 Калориметрические исследования

2.2.5 Рентгеноструктурный анализ

2.2.6 Магнитный фазовый анализ

2.2.7 Метод механической спектроскопии 61 2.2.7.1 Низкочастотная установка внутреннего трения

2.2.7.2 Высокочастотная установка внутреннего трения

2.2.13 Обработка результатов измерений внутреннего трения

2.2.8 Измерение характеристик эффекта памяти формы

2.3 Выводы по главе

Глава 3 Неупругие эффекты в сплавах Fe-Mn и Fe-Mn-Si

3.1 Сплав Fe-23Mn

3.2 Сплав Fe-23Mn-5Si

3.3 Сплав Fe-26Mn-3 Si

3.4 Сплав Fe-30Mn-5Si

3.5 Выводы по главе

Глава 4 Влияние температуры закалки на структуру и свойства сплавов 87 Fe-23Mn-5Si и Fe-30Mn-5Si

4.1 Влияние температуры закалки на структуру сплава Fe-23Mn-5Si

4.2 Влияние температуры закалки на свойства сплава Fe-23Mn-5Si

4.3 Влияние температуры закалки на структуру и свойства сплава 104 Fe-30Mn-5Si

4.4 Изменение структуры сплавов Fe-Mn-Si при вылеживании

4.5 Выводы по главе

Глава 5 Эффект память формы в сплавах системы Fe-Mn-Si

5.1 Влияние степени предварительной деформации на характеристики 113 сплавов Fe-23Mn-5Si и Fe-30Mn-5Si

5.2 Влияние схемы нагружения на характеристики сплавов Fe-23Mn- 124 5 Si и Fe-30Mn-5Si

5.3 Выводы по главе 5 125 Заключение и общие выводы

Рост экономики России требует повышения уровня производства металлов при одновременном улучшении их качества. Успешное решение этой задачи во многом определяется развитием науки и созданием эффективных технологий металлургического производства и последующих переделов металла. В первую очередь речь идет о развитии теории строения металлов и сплавов и протекающих в них фазовых и структурных превращениях под влиянием тепловых и деформационных воздействий, что необходимо для управления структурой и, в конечном счете, эксплуатационными свойствами металла. Развитие именно этого направления служит основой создания новых, более эффективных методов и процессов термической и деформационной обработки [1].

В настоящее время с целью экономии сырьевых ресурсов возникает необходимость частичной или полной замены дорогостоящих легирующих элементов и совершенствования технологических процессов. Одним из универсальных методов воздействия на структуру и субструктуру металла с целью повышения уровня свойств без применения дополнительного легирования является деформация. В этом отношении стали и сплавы на железомарганцевой основе с нестабильным аустенитом очень перспективны и могут служить основой для получения нового класса материалов, обладающих целым комплексом уникальных свойств. Использование железомарганцевых сплавов и экономически целесообразно, так как марганец дешевле никеля, а необходимый уровень свойств достигается за счет особого состояния аустенитной матрицы, что впервые было использовано Р. Э. Гадфильдом.

Благодаря исследованиям И. Н. Богачева, В. Ф. Еголаева, О. Г. Соколова, Л. И. Лысака, А. А. Гуляева, Т. 8ау^исЫ, К. К. 1ее, 8.-Н. ВаИс, Т. Ф. Волыновой, И. Б. Медова сплавы на основе системы Бе-Мп известны, как высокодемпфирующие и перспективные функциональные материалы. 5

Физической основой способности сплавов Бе-Мп рассеивать энергию является обратимое мартенситное превращение у<->е.

Анализ научно-технической литературы [2 - 4] свидетельствует о широком применении железомарганцевых сталей и сплавов в качестве износостойких, коррозионно стойких, жаропрочных, немагнитных, криогенных и демпфирующих материалов. Такой широкий набор классов сталей и сплавов, различных по применению, объясняется тем, что железомарганцевые сплавы обладают целым комплексом специальных свойств, таких как самоупрочнение, инварный эффект, эффект памяти формы, немагнитность, сверхпластичность, низкий порог хладноломкости, демпфирование, высокий температурный коэффициент линейного расширения.

Сплавы железа с марганцем являются уникальными и в том отношении, что могут существовать при комнатной температуре в трех кристаллических решетках: объемно-центрированной кубической (а-ферромагнитный твердый раствор), гексагональной плотноупакованной и гранецентрированной кубической (е- и у-парамагнитные твердые растворы). В этой связи сплавы Ре-Мп представляют для дальнейших исследований большой интерес, как с научной, так и с технологической точки зрения.

В последнее время особое внимание привлекают сплавы Ре-Мп, легированные различными элементами с целью создания новых свойств и дополнительных возможностей их использования. Превращение в сплавах Ре-Мп происходит по сдвиговому механизму. Предполагается, что превращение начинается на упорядоченных дефектах упаковки в аустените. На энергию дефектов упаковки влияет легирование, в частности, легирование кремнием снижает энергию дефекта упаковки [3]. В то же время кремний уменьшает параметры кристаллической решетки аустенита и мартенсита, а объемный эффект при мартенситном превращении снижается.

Легирование элементами замещения может изменить параметры фазовых превращений, их последовательность, повлиять на характер 6 перехода у<—>8. Для легированных кремнием железомарганцевых сплавов предприняты попытки установления качественных и количественных зависимостей фазового состава, стабильности сплавов при деформации, механических свойств от содержания легирующего элемента [4]. Однако остается мало изученным вопрос о влиянии кремния на тип и параметры превращения у<-»8.

Кремний существенно повышает пределы прочности и текучести, при этом сохраняется высокая пластичность и ударная вязкость сплава. Немаловажным является и тот факт, что сплавы Бе-Мп-Б! технологичны и являются относительно недорогими. Тройные композиции на основе Бе-Мп в большей степени известны, как сплавы с высокой способностью рассеивать энергию внешних колебаний. Как сплавы, проявляющие свойство восстановления формы при изменении температуры, они мало изучены. Обратимость превращения предполагает возможность развития эффекта запоминания формы (ЭПФ) в сплавах, однако физическая основа развития памяти формы неясна, поскольку однозначно не установлен характер превращения. Не установлены факторы определяющие восстановление формы в заданном интервале температур и на заданном уровне.

В литературе широко рассмотрены вопросы влияния термической обработки на демпфирующую способность, однако работы, посвященные изучению зависимости характеристик формовосстановления от режимов термической обработки, в частности, от температуры нагрева под закалку, практически отсутствуют.

Изучение особенностей структурообразования и формирования свойств сплавов Ре-Мп-81 представляется актуальной научной задачей, имеющей значительное практическое значение. Комплекс свойств, реализуемых на сплавах Бе-Мп-Б!, делает их весьма перспективными материалами для изделий новой техники.

В настоящее время на кафедре Физики металлов и материаловедения ТулГУ ведутся исследования Ре-Мп-81 сплавов, которые также обладают ЭПФ.

Считается очевидным, что металлографическая структура определяет большинство механических, физических и технологических свойств металлических материалов. Отсюда формулируется цель работы: установление закономерностей структурообразования сплавов системы Ре(95х)-Мп(хГ815 (х=23.30), фазовых переходов в них и разработка на этой основе оптимальных температурно-силовых режимов воздействия, обеспечивающих развитие эффекта памяти формы на заданном уровне.

Научная новизна работы:

- впервые проведено систематическое изучение влияния предварительной деформации и температуры закалки на параметры формовосстановления исследованных сплавов, по результатам которого построены карты зависимости степени восстановления формы (К) от температурно-силовых характеристик;

- на основе комплексного исследования факторов, влияющих на мартенситный пик внутреннего трения в изученных сплавах, показана нетермоупругая природа у<-»е-превращения;

- получены новые экспериментальные данные, подтверждающие развитие процессов расслоения у-твердого раствора в области температур 500. 1000 °С;

- наведенное предварительной деформацией мартенситное превращение в аустенитном сплаве Ре-30Мп-581 обеспечивает более высокие значения формовосстановления, чем в сплаве с мартенситной структурой Ре-23Мп-58й

На защиту выносятся:

1. Комплекс данных о влиянии внешних параметров (частоты колебаний, скорости изменения температуры, изотермической выдержки при температуре максимума внутреннего трения) на упругие и неупругие эффекты в области температур мартенситного превращения у<->£ в исследованных сплавах.

2. Экспериментально полученные зависимости характеристик эффекта памяти формы от величины предварительной деформации и температуры закалки из однофазной у-области.

3. Обнаруженное экспериментально изменение структуры сплава Ре-23Мп-581 в зависимости от температуры нагрева под закалку в однофазной у-области.

4. Установленная возможность развития эффекта памяти формы в аустенитном сплаве Ре-30Мп-58ь

5. Установленное влияние схемы деформирования на степень формовосстановления.

Практическая значимость работы

Разработана и апробирована установка для определения характеристик эффекта памяти формы при деформации кручением (Патент РФ № 92538. Опубл. Б.И. № 8, от 20.03.2010, МПК8 вОШ 3/38).

Определены параметры эффекта памяти формы сплавов (температуры начала формовосстановления, степень формовосстановления, восстановленная, невосстановленная и упругая деформации) в сплавах Ре-23Мп-581, Ре-30Мп-58ь

На основе большого количества экспериментальных данных получены карты влияния температурно-силовых условий на степень восстановления формы, позволяющие выбрать режим термической обработки и величину предварительной деформации для получения формовосстановления на заданном уровне.

Результаты работы использованы в учебных курсах «Механическая спектроскопия», «Функциональные материалы», «Физика металлов» для студентов физических и материаловедческих специальностей ФГБОУ ВПО ТулГУ.

Научные и практические разработки по теме диссертации выполнялись на кафедре Физики металлов и материаловедения Тульского государственного университета в соответствии с тематическим планом НИР (темы 28-06, 13-11), координируемым Министерством образования и науки РФ и в рамках гранта РФФИ офи08-08-99048, гранта губернатора Тульской области 2011 г., а также в лаборатории неупругих свойств Института физики твердого тела Технического Университета Брауншвайга, Германия1.

Проведенные исследования позволили установить механизмы фазовых эффектов в сплавах Ге-(23 - 30)Мп-581 в различных состояниях, определить особенности структурообразования в закаленных сплавах и т. д. С практической точки зрения, полученные результаты представляют интерес для оптимизации условий эксплуатации изделий из сплавов на основе Бе-Мп, легированных третьим компонентом - кремнием; для выбора режимов закалки, обеспечивающих необходимый уровень функциональных свойств в заданных температурных областях.

Исследованные сплавы в ряде случаев могут стать альтернативой используемым в промышленности более дорогостоящих функциональных сплавов, таких как Си-2п-А1 и др.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю профессору, д-ру техн. наук Г. В. Марковой; профессору, д-ру техн. наук С. А. Головину за постоянное внимание к работе, дискуссии; профессору, д-ру. физ.-мат. наук И. С. Головину за предоставленные образцы и помощь в проведении исследований в Техническом Университете Браушвайга; сотрудникам кафедр "Физика металлов и материаловедение" и "Физика"

1 При поддержке д.ф-м.н., проф. Головина И. С. (ФГАОУ ВПО «НИТУ «МИСиС»).

Тульского государственного университета за помощь в проведении исследований и обсуждение результатов.

5.3 Выводы по главе

1. Сплавы системы Ре-Мп-81 проявляют односторонний эффект памяти формы при нагреве после предварительной деформации кручением до 5 % Определены характеристики эффекта памяти формы в сплавах Ре-23Мп-581 и Ре-30Мп-581 (упругая, восстановленная, невосстановленная деформации, степень формовосстановления).

2. Показано, что характеристики формовосстановления зависят от величины предварительной деформации. Увеличение степени предварительной деформации от 1 до 5 % приводит к росту упругой,

125 остаточной и невосстановленной деформации по линейному закону, а степень формовосстановления К снижается по экспоненциальному закону. Максимальный эффект восстановления формы проявляется после упр=1% и достигает 75 % в сплаве Ре-23Мп-581 и 88 % в сплаве Ре-30Мп-58ь

3. Высокие значения коэффициента формовосстановления сплава Ре-30Мп-581 обусловлены образованием одновариантного мартенсита напряжения под действием предварительной деформации. В сплаве Ре-23Мп-581 меньшие значения К связаны с наличием в структуре мартенсита превращения, ориентировка которого случайна относительно предварительной нагрузки.

4. Обнаружена широкая область упругих деформаций исследованных сплавов - до 3,4 % в сплаве Ре-23Мп-581 и 2,8 % в сплаве Ре-30Мп-581, что позволяет рекомендовать сплавы в качестве сверхупругих материалов.

5. Установлен значительный вклад необратимой деформации скольжением в формоизменение исследованных сплавов. Определено, что критическая степень предварительной деформации, соответствующая началу накопления невосстановленной деформации, составляет менее 1 %.

6. Показано, что восстановление формы деформированного в мартенситном состоянии образцов сплава Ре-23Мп-581 начинается при температуре А^ - на 80. 100 °С ниже точки превращения Ап По мере увеличения предварительной деформации температура увеличивается по линейному закону, приближаясь к температуре фазового перехода.

7. На основе проведенных исследований составлены карты, описывающие влияние температурно-силовых параметров (температуры закалки и величины предварительной деформации) на степень восстановления формы.

8. Показано, что деформирование образца сплава Ре-23Мп-581 накоплением приводит к более интенсивному снижению степени восстановления формы К при увеличении упр. Режим накопления деформации сплава Ре-30Мп-581, напротив, уменьшает интенсивность снижения К с ростом упр.

Заключение и общие выводы

В настоящей работе методами внутреннего трения, металлографического, рентгеноструктурного, дилатометрического, калориметрического анализов изучены особенности бездиффузионных превращений в некоторых сплавах системы Бе-Мп и Ре-Мп^ и закономерности структурообразования при закалке сплавов с кремнием из однофазной у-об ласти. Определены параметры формовосстановления исследованных сплавов, и факторы, влияющие на уровень проявления памяти формы: степень предварительной деформации, температура закалки, схема нагружения.

В целом по работе можно сделать выводы:

1. Методами механической спектроскопии в сплавах Ре-23Мп, Ре-23Мп-581, Ре-26Мп-381 обнаружены максимумы внутреннего трения, сопровождающиеся аномалиями упругих констант. Сопоставление температур максимумов и данных дилатометрического и калориметрического анализов показало фазовую природу упругих и неупругих эффектов.

2. Анализ влияния внешних факторов (частота, скорость изменения температуры, изотермическая выдержка) на фазовый максимум внутреннего трения показал его аддитивный характер. Установлено отсутствие вклада равновесной составляющей, что в сочетании с экспериментально определенным большим термическим гистерезисом превращения свидетельствует о нетермоупругом характере перехода у<->8 в сплавах Ре-Мп и Ре-Мп-81.

3. Методами рентгеноструктурного, дилатометрического, металлографического анализа, а также измерениями твердости и степени восстановления формы показана зависимость структуры и свойств сплава Ре

23Мп-581 от температуры закалки. На основании полученных данных и

128 выполненного термодинамического анализа стабильности у-твердого раствора предложена гипотеза о существовании концентрационного расслоения в однофазной у-области.

4. Показано, что структура закаленного сплава Ре-23Мп-581 при вылеживании изменяется вследствие метастабильности образующихся фаз, что необходимо учитывать при практическом использовании.

5. Установлена возможность развития эффекта памяти формы в аустенитном сплаве Ре-30Мп-581, обусловленного образованием одновариантного мартенсита напряжения под действием предварительной деформации. Определены характеристики эффекта памяти формы в сплавах Ре-23Мп-581 и Ре-30Мп-581 (упругая, восстановленная, невосстановленная деформации, степень формовосстановления) при деформации кручением. Показано влияние предварительной деформации: при увеличении упр от 1 до 5 % упругая и невосстановленная деформация растет по линейному закону, а степень формовосстановления К снижается по экспоненциальному. Максимальный эффект восстановления формы проявляется после упр=1 % и достигает 75 % в сплаве Ре-23Мп-581 и 88 % в сплаве Ре-30Мп-581 после закалки от 600.800 °С. Критическая степень деформации, отвечающая началу развития необратимого скольжения в исследованных сплавах, не превышает 1 %.

6. Использование накопительной схемы деформирования образцов сплава Ре-23Мп-581 при измерении приводит к более интенсивному снижению степени восстановления формы К при увеличении упр, а сплава Ре-30Мп-581, напротив, уменьшает интенсивность снижения К с ростом упр.

7. Установлено, что восстановление формы деформированного в мартенситном состоянии сплава Ре-23Мп-581 начинается при температуре А^ - на 80.100°С ниже точки превращения Ан По мере увеличения предварительной деформации температура А* увеличивается по линейному закону, приближаясь к температуре фазового перехода.

8. Изготовлена и запатентована установка для определения характеристик памяти формы материалов, отличающаяся от ранее известных возможностью получения характеристик формовосстановления при деформации кручением (Патент РФ № 92538, МПК8 вОШ 3/35. Устройство для измерения параметров восстановления формы в материалах).

9. По результатам исследований построены карты зависимости степени формовосстановления (К) от температурно-силовых характеристик для сплавов Ре-23Мп-581 и Ре-30Мп-581, позволяющие определить режимы термической закалки и значения предварительной деформации для получения величины К на контролируемом уровне.

1. Богачев, И. Н., Еголаев, В. Ф. Структура и свойства железомарганцевых сплавов. М. : Металлургия, 1973. - 295 с.

2. Волынова, Т. Ф. Высокомарганцовистые стали и сплавы. М. : Металлургия, 1988. - 343 с.

3. Соколов, О. Г., Кацов, К. Б. Железомарганцевые сплавы. Киев : Наукова Думка, 1982. - 216 с.

4. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем на основе железа. Справочник. Под ред. О. Кубашевски / Пер. с англ. // Под ред. Л. А. Петровой М. : Металлургия, 1985. - 184 с.

5. Диаграммы состояния двойных систем и многокомпонентных сплавов на основе железа. Справочное изд. // Под ред. О. А. Банных, П. Б. Будберг, С. П. Алисова и др.. М. : Металлургия, 1986. - 440 с.

6. Диаграммы состояния двойных систем. Т. 2. / А. М. Лякишев и др.; Под общ. ред. А. М. Лякишева М. : Машиностроение, 1997. - 1024 с.

7. Ершова, Л. С. О кинетике образования £-фазы в железомарганцевых сплавах // ФММ. 1963. - Т. 15, вып. 4. - С. 571 - 579.

8. Ершов, Г. П., Понятовский, Е. Г., Аптекарь, И. Л. г-фаза в системе Бе-Мп и высокое всесторонние давление // ЖФХ. 1968. - Т. ХЫ1, № 3. - С. 748 -754.

9. Мачев, Е. Кинетика фазовых превращений в Бе-Мп сплаве. // Инженерные науки. -2006. -№ 2.-С. 34-39.

10. Пустое, JI. Ю., Эстрин, Э. К, Калошкин, С. Д. и др.. Особенности фазовых превращений в богатых железом Fe-Mn сплавах, полученных методом механосплавления // ФММ. 2003. - Т. 95, № 6. - С. 71 - 79.

11. Носова, И. В., Серебряков, В. Г., Эстрин, Э. И. О превращении аустенита в мартенсит в железомарганцевых сплавах // ФММ. 1991 - Т. 70, вып. 8.-С. 145 -148.

12. Богачев, И. Н., Немировский, Ю. Р., Немировский, М. Р. и др.. О дилатометрических эффектах при мартенситных превращениях в сплавах железа-марганец // ФММ. 1977. - Т. 44, вып. 3. - С. 542 - 546.

13. De, А. К., Cabanas, N., De Cooman, В. С. FCC-HCP transformation-related internal friction in Fe-Mn alloys (Связанное преобразование ГЦК-ГПУ перехода внутреннего трения в Fe-Mn сплавах) // Z. Metallkd. 2002. - Bd. 3. -P. 228-235.

14. Чердынцев, В. В., Калошкин, С. Д., Томилин, И. А. Фазовый состав и особенности структуры механосплавленных железомарганцевых сплавов // ФММ. 2003. - Т. 95, вып. 4. - С. 39 - 47.

15. Литвинов, В. С., Овчинников, В. В., Довгопол, С. 77. и др.. Перераспределение электронов и стабильность ОЦК структуры в сплавах Fe— Мп // ФММ. 1979. - Т. 47, вып. 1.-С. 98- 101.

16. Никанорова, И. А., Илюшин, А. С. Аномалии теплового расширения твердых растворов железа в а-марганце // ФММ. 1983. - Т. 55, вып. 6. - С. 1215-1217.

17. Вольтова, Т. Ф., Медов, И. Б. Фазовые превращения в порошковых Fe-Мп-сплавах // МиТОМ. 1986. - № 2. - С. 23 - 26.

18. Богачев, И. И., Чарушникова, Г. А., Овчинников, В. В. и и др.. Исследование расслоения в стали Г8 в интервале необратимой отпускной хрупкости // ФММ. 1975. - Т. 39, вып. 6. - С. 1269 - 1274.

19. Фролова, Т. Л., Житова, Л. П., Богачев, И. Н. Магнитные превращения в аустенитных железомарганцевых сплавах // ФММ. 1972. - Т. 34, вып. 2. -С. 427 - 429.

20. Кальянов, А. П., Демиденко, В. С., Панин, В. Е. Магнитное состояние и электронная структура сплавов железо-марганец // ФММ. 1982. - Т. 53, вып. 2.-С. 219-222.

21. Богачев, И. Н., Звягинцева, Г. Е. Взаимосвязь магнитных превращений в металлах и сплавах со свойствами и мартенситным превращением // МиТОМ. 1980.-№3.-С. 51-58.

22. Мирзоев, А. А., Ялалов, М. М., Мирзоев, Д. А. Энергия смешения и магнитное состояние компонентов сплавов Fe-Mn по результатам первопринципных расчетов в основном состоянии. // ФММ. 2006. - Т. 101, вып. 4.-С. 371 -378.

23. Немировский, Ю. Р., Немировский, М. Р., Кибальник, В. Д. Резистометрические, дилатометрические и калориметрические эффекты при с—>у превращения в немагнитных хромомарганцевых сталях. // ФММ. 1987. -Т. 63, вып. З.-С. 534-537.

24. Lee, Y. К., Jun, J. Н., Choi, С. S. Effect of 8 martensite content on thedamping capacity of Fe-17%Mn alloy (Влияние е-мартенсита на133демпфирующую способность сплава Fe-17%Mn) // Mat. Sei. and Eng., 1996. -Vol. 35, №7.-P. 825-829.

25. Черникова, И. H. Исследование отпуска закаленной стали методом внутреннего трения. // ФММ. 1957. - Т. 5, вып. 1. - С. 102 - 105.

26. Шалак, А. Влияние мелкозернистости структуры порошкового железа на повышение свойств спеченных сталей, легированных марганцем // Порошковая металлургия. 1980. - № 11. - С. 100-105.

27. Лысак, Л. И., Николин, Б. И. Морфология и ориентировка а-мартенсита в мионокристаллах стали Fe-Mn-C // ФММ. 1964. - Т. 17, № 5. - С. 708 -713.

28. Вольтова, Т. Ф., Мнасин, В. М. Хладноломкость железомарганцевых сплавов промышленной чистоты//МиТОМ. 1983.-№ 11.-С. 36-41.

29. Медов, И. Б. Демпфирующие порошковые железомарганцевые сплавы со структурой е-мартенсита: Дис. . канд. техн. наук М., 1989. - 130 с.

30. Гуляев, А. П., Вольтова, Т. Ф., Георгиева, И. Я. Фазовые превращения в сплавах Fe-Mn высокой чистоты // МиТОМ. 1978. - № 3. - С. 2 - 6.

31. Головин, И. С., Маркова, Г. В., Кустов, С. Б. и др. Исследование особенностей мартенситного превращения в сплаве Fe-22Mn-3Si методами механической спектроскопии // ФММ. 2010. - Т. 109, - № 2. - С. 1-10.

32. Богачев, И. H., Филиппов, М. А. Упрочнение высокомарганцевых сталей со структурой е-мартенсита при легировании и термомеханической обработке // Высокопрочные немагнитные стали. М: Наука, 1978. - С. 49 -56.

33. Устиновщиков, Ю. И., Пушкарев, Б. Е., Сапегина, И. В. Расслоение в сплавах системы Fe-Mn, содержащих 20 40 мае. % Мп // Неорганическиематериалы. 2006. - № 3. - С. 312 - 318.134

34. Лысак, JT. И., Николин, Б. И. Изменение тонкой структуры аустенита и кинетика мартенситного превращения в Fe-Mn сплавах // ФММ. 1963. -Т. 16,-№2.-С. 256-259.

35. Лысак, Л. И., Николин, Б. И. Взаимная ориентировка решеток у- и е-фаз при у—►£ превращении в сплавах Fe-Mn и стали Fe-Mn-C // ФММ. 1963. -Т. 16, вып. 2.-С. 256-259.

36. Богачев, И. Н., Журавлев, Л. В. Еголаев, В. Ф. Электронно-микроскопические исследования структурных превращений в железомарганцевых сплавах // ФММ. 1968. - Т. 25, вып. 4. - С. 708 - 712.

37. Jee, К. К., Jang, W. Y., Baik, S. Н., Shin, М. С. et al. Damping capacity in Fe-Mn based alloys (Демпфирующая способность сплавов на основе Fe-Mn) // Scripta Materialia. Vol. 37, № 7. - 1997. - P. 943 - 948.

38. Лысак, Л. И., Гончаренко, И. Б. Влияние дефектов упаковки на образование мартенситных фаз // Металлофизика. 1972. - Вып. 41. - С. 12 -28.

39. Лысак, Л. И., Николин, Б. И. Дефекты упаковки при мартенситном превращении в стали // ФММ. 1965. - Т. 20, вып. 4. - С. 547 - 554.

40. Волосевич, П. Ю., Гриднев, В. Н., Петров, Ю. Н. Влияние марганца на энергию дефекта упаковки в сплавах железо-марганец. // ФММ. 1976. - Т. 42, вып. 2.-С. 372-376.

41. Богачев, И. Н., Малинов, Л. С. Влияние хрома и никеля на превращения в железомарганцевом сплаве // ФММ. 1962. - Т. 14, вып. 6. - С. 828 - 833.

42. Физическое металловедение. Под ред. Р. М. Кана / Пер. с англ. под ред. д.т.н. Н. Т. Чеботарева. Вып. 3 // Под ред.- М. : Мир, 1987. 485 с.

43. Макагон, Ю. Н., Николин, Б. И. О стабилизации аустенита при многократных у<-»е-превращениях в сплавах железо-марганец // ФММ. -1972. Т. 33, вып. 6. - С. 1271 - 1276.

44. Богачев, И. Н., Кибальник, В. Д., Фролова, Т. J1. и др.. Рентгенографическое изучение магнитных превращений в у-фазе системы железо-марганец // ФММ. 1974. - Т. 37, вып. 5. - С. 966 - 972.

45. Чарушникоеа, Г. А., Чумакова, Л. Д. Особенности кристаллической структуры а-мартенсита сплавов системы железо-марганец// ФММ. 1979. - Т. 48, вып. 5. - С. 950 - 956.

46. Бычшин, Г. А., Гончаренко, И. А., Ильин, Л. К. и др. Влияние количества е-фазы на вибросвойства порошкового железомарганцевого сплава // Порошковая металлургия. 1986. - № 12. - С. 34 - 36.

47. Ustinovshikov, Y., Pushkarev, В., Sapegina, I. Phase separation in the Fe-Mn system. (Разделение фаз в системе Fe-Mn) // J. of Alloys and Compounds -2005.-Vol. 399.-P. 160- 165.

48. Устиновщиков, Ю. И., Пушкарев, Б. И. Упорядочение, расслоение и фазовые превращения в сплавах Fе-М // Успехи физических наук. 2006. -Т. 176, №6.-С. 611-621.

49. Кормилец, В. И., Белаш, В. П., Климова, И. Н. и др. Исследование электронной структуры е-фазы сплава Fe^l0%Mn. // ФММ. 1997. - Т. 84, вып. 6.-С. 67-71.

50. Богачев, И. Н., Еголаев, В. Ф. Влияние молибдена и вольфрама на у<->епревращения в Fe-Mn сплавах // ФММ. 1963. - Т. 16., вып. 5 -С. 710-713.136

51. Гуляев, А. А., Винтайкин, В. 3., Свистунова, Е. Л. и др.. Мартенситное у«->е превращение в Fe-Mn-Si сплавах // МиТОМ. — 1991. — № 8. — С. 8 — 10.

52. Хоменко, О. А., Хилъкевич, И. Ф. Влияние хрома и алюминия на физические и механические свойства дисперсно-твердеющего Fe-Mn-элинвара // МиТОМ. 1982. - № 6. - С. 42 - 44.

53. Ткаченко, И. Ф. Фазовый состав Fe-Mn сплавов, легированных алюминием и кремнием // МиТОМ. 1983. - № 3. - С. 4 - 7.

54. Амигуд, Г. Г., Литвинов, В. С. Ближний порядок и стабильность аустенита в легированных железомарганцевых сплавах типа Г20 // ФММ. -1983. Т. 56, вып. 6. - С. 1132 - 1137.

55. Weichang, X., Pinqiang, D., Guoqing, Q. Effect of temperature on the quenching effect of shape memory alloy Fe-Mn-Si-C (Влияние температуры закалки на эффект памяти формы сплава Fe-Mn-Si-C) // Chin. J. Rere Metals. -2005.-N5.-P. 708-712.

56. Пустое, Л. Ю., Калошкин, С. Д. Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение и демпфирующую способность железомарганцевых сплавов // Материаловедение. 2000. - № 2. - С. 18 - 22.

57. Русаненко, Е. В., Либман, М. А., Шапошников, Н. Г. и др. Исследование старения мартенсита в сплавах на основе Fe-Mn-Si // Материаловедение. 2007. - № 10. - С. 33 - 38.

58. Диаграммы фаз в сплавах / Пер. с англ. // Под ред. Л. Беннета, Т. Массаиски, Б. Гиссена. М. : Мир, 1986. - 272 с.

59. Гуляев, А. А., Винтайкин, В. 3., Оралбаев, А. Б. и др. Природа эффекта памяти формы в сплавах Fe-Mn-Si // Докл. Всес. конф. по мартенситнымпревращениям в твердом теле. Киев: Украина, 1991. - С. 108.137

60. Винтайкин, Е. 3., Гуляев, А. А., Оралбаев, А. Б. и др.. О природе эффекта памяти формы в сплавах Ре-Мп-81 // Металлофизики. 1991. - Т. 13,№8.-С. 43-51.

61. Хоменко, О. А., Хилькевич, И. Ф., Звягинцева, Г. Е. и др. Магнитная диаграмма сплавов железо-марганец с ГЦК решеткой // ФММ. 1979. - Т. 47, вып. 2.-С. 431-434.

62. Х.Ларин, В. К, Кравченко, М. А. Развитие сплавов с эффектом запоминания формы // Цветные металлы. 1990. - № 8. - С. 90 - 95.

63. Волынова, Т. Ф., Медов, И. Б., Сидорова, И. Б. Механические свойства и тонкая структура порошковых железомарганцевых сплавов // Порошковая металлургия. 1986. - № 12. - С. 63 - 71.

64. Логунов, В. Я., Филиппов, М. А. Сверхпластичность Ре-Мп сплавов в процессе у—>е-превращения // ФММ. 1974. - Т. 38, вып. 3. - С. 631 - 633.

65. Богачев, И. Н., Еголаев, В. Ф., Звягинцева, Г. Я. и др. Хрупкость аустенитных железомарганцевых сплавов // МиТОМ. 1972. - №8. - С. 51 -53.

66. Гуляев, А. П., Волынова, Т. Ф. Хладноломкость а-, 8-, у-твердых растворов сплавов системы Ре-Мп. // МиТОМ. 1979. - № 2. - С. 17-23.

67. Петров, Ю.Н., Волынова, Т. Ф., Якубцов, И. А. и др. Хладноломкость сплавов Ре-Мп с различной э.д.у. // ФММ. 1989. - Т. 69, вып. 6. - С. 1209 -1212.

68. Макагон, Ю. Н., Николин, Б. И. Влияние многократных переходов у<->е и у<->е' на механические свойства сплава Г20 и стали 35Г18 // ФММ. 1970. -Т. 29, вып. 1.-С. 157-161.

69. Волынова, Т. Ф., Гуляев, А. П. Аномалии пластичности и полиморфных превращений // МиТОМ. 1981. - № 3. - С. 24 - 27.

70. Богачев, И. Н., Звягинцева, Г. Е., Хоменко, О. А. и др. Механические свойства бинарных и тройных сплавов // МиТОМ. 1975. - № 8. - С. 29 - 31.

71. Георгиева, И. Я., Гуляев, А. А., Кондратьев, Е. Ю. Деформационное двойникование и механические свойства аустенитных марганцевых сталей // МиТОМ. 1976. - № 8. - С. 56 - 58.

72. Черняк, С. С., Ивакин, В. Л., Мармонтов, Е. А. Свойства стали 110Г13Л после горячей деформации // МиТОМ. 1970. - № 9. - С. 59 - 61.

73. Дорофеев, Ю. Г. Динамическое горячее прессование порошковых заготовок. М. : Металлургия, 1976. - 216 с.

74. Фридман, Я. В. Механические свойства металлов. Т. 1. М. : Машиностроение, 1974. - 472 с.

75. Кошелев, 77. Ф., Беляев, С. Е. Прочность и пластичность конструкционных материалов при низких температурах. М. : Машиностроение, 1967. - 363 с.

76. Кондратаюк, С. Е., Касаткин, О. Г., Винокур, Б. Б. и др. Влияние углерода на хладноломкость и структуру излома высокомарганцовистой стали // МиТОМ. 1987. - № 2. - С. 21-23.

77. Беленкова, М. М., Кодлубик, И. И., Малышев, К. А. и др. Влияние мартенсита деформации на хладноломкость аустенитных сталей и их упрочнение при пластической деформации // ФММ. 1960. - Т. 10, вып. 1. -С. 122-130.

78. Лихачев, В. А. Эффект памяти формы // Соровский образовательный журнал. 1997.-№3.-С. 107-114.

79. Лихачев, В. А., Кузьмин, С. Л., Каменцева, 3. П. Эффект памяти формы. Л. : Изд-во ЛГУ, 1987. - 218 с.

80. Ооцука, К, Симидзу, К, Судзуки, Ю. Сплавы с эффектом памяти формы. Пер. с япон. // Под ред. X. Фунакубо. М. : Металлургия, 1990. - 224 с.

81. Бледнова, Ж. М., Будревич, Д. Г. Методики испытания и механические свойства материалов с эффектом памяти формы / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. - Т. 70, № 3. - С. 39 - 46.

82. Ильин, А. А., Колеров, М. Ю., Головин, И. С. и др. Исследование механизмов формоизменения при деформации и нагреве титановых сплавов с эффектом запоминания формы // МиТОМ. 1998. - № 4. - С. 12 - 16.

83. Оралбаев, А. Б. Эффект памяти формы в сплавах Fe-Mn-Si // Тез. докладов по проблеме фазовых превращений в твердом теле. «Фазовые Превращения 90». - М. : 1990. - С. 33.

84. Бизукова, Л. А., Кузьмин, С. Л., Лихачев, В. А. Эффекты памяти формы в железомарганцевом сплаве // ФММ. 1983. - Т. 56, вып. 6. - С. 1207 -1209.

85. Блантер, М. С., Головин, И. С., Головин, С. А. и др.. Механическая спектроскопия материалов // М. : МИА, 1994. 256 с.

86. Криштал, М. А., Пигузов, Ю. В., Головин, С. А. В кн. Внутреннее трение в металлах и сплавах. М. : Металлургия, 1964. - 245 с.

87. Матвеев, В. В., Ярославский, Г. Я., Чайковский, Б. С. и др. Сплавы высокого демпфирования на медной основе Киев : Наукова думка, 1986. -208 с.

88. Фавстов, Ю. К, Шулъга, Ю. Н. Сплавы с высокими демпфирующимисвойствами. М. : Металлургия, 1973. - 256 с.140

89. Головин, С. А., Пушкар, А., Левин, Д. М. Упругие и демпфирующие свойства конструкционных металлических материалов. -М. : Металлургия, 1987. 190 с.

90. Лысак, Л. И., Контратъев, С. П., Макогон, Ю. Н. и др. Изменение внутреннего трения и модуля сдвига при у<->е' мартенситных превращениях в марганцевых сталях // ФММ. 1973. - Т. 36, вып. 4. - С. 815-822.

91. Богачев, И. Н, Марьевич, В. 77. Еголаев, В. Ф. Влияние пластической деформации и фазового наклепа на параметры внутреннего трения Fe-Mn и Fe-Ni аустенитных сплавов // ФММ. 1966. - Т. 22, вып. 3. -С. 446-454.

92. Волынова, Т. Ф., Медов, И. Б., Сидорова, И. Б. Сегрегационный эффект в порошковых Fe-Mn сплавах и его вклад в демпфирующую способность // Сб. науч. тр. Влияние дислокационной структуры на свойства металлов и сплавов. Тула : ТулПИ, 1991. - С. 120- 125.

93. Удовенко, В. А., Маркова, Г. В., Ростовцев, Р. Н. Сплавы системы Mn-Cu. Структура, свойства. Тула : Гриф, и К°, 2005. - 152 с.

94. Волынова, Т. Ф., Медов, И. Б., Сидорова, И. Б., Мнасин, В. М. Внутреннее трение железомарганцевых сплавов // ФММ. 1987. - Т. 64, - № 4.-С. 794-797.

95. Волынова, Т. Ф., Медов, И. Б. Механизмы рассеяния энергии и демпфирующие свойства Fe-Mn-сплавов со структурой гексагонального е-мартенсита // МиТОМ, 1998. - № 4, С. 23 - 29.

96. Новик, А., Берри, Б. Релаксационные явления в кристаллах. М. : Атомиздат, 1975. - 472 с.

97. ГОСТ Р 8.585-2001 ГСИ Единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования.

98. Панченко, Е. В., Скаков, Ю. А. Лаборатория металлографии. -М. : Металлургия, 1965.-440 с.

99. Баранова, Л. В., Демина, Э. Л. Металлографическое травление металлов и сплавов. М. : Металлургия, 1986. - 256 с.

100. Металлографические реактивы. Справочник // Под ред. В. С. Коваленко. -М. : Металлургия, 1970. 136 с.

101. Способы металлографического травления. Справочник // М. Беккерт, X. Клемм М.: Металлургия, 1988. - 204 с.

102. Кларк, Э. Р., Эберхардт, К. Н. Микроскопические методы исследования материалов. М. : Техносфера, 2007. - 376 с.

103. Архангельский, С. К, Гвоздев, А. Е. Организация эксперимента. Ч. 2. Дисперсионный анализ. Погрешности косвенных измерений: Методические указания. Тула : ТПИ, 1992. - 52 с.

104. ГОСТ 2999-75 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу.

105. Гудков, А. А. Методы измерения твёрдости металлов и сплавов. -М. : Металлургия, 1982. 167 с.

106. Методы измерения твердости. Справочное издание / А. Г. Колмаков, В. Ф. Терентьев и др.. М. : Интермет Инжиниринг, - 2000. -128 с.

107. ГОСТ 9450-76 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников.

108. Кучин, А. А., Кондратьева, М. А. Микротвердомер ПМТ-3. Методические указания. Методика поверки. МИ-244-82. J1. : 1987. - 9 с.

109. Беляев, С. П., Реснина, Н. К, Колесникова, О. С. Анализ статистического распределения микротвердости сплава Ti49,7Ni50,3 после различной термообработки // Материаловедение. 2006. - № 11. - С. 2 - 4.

110. Леонов, В. В. Микротвёрдость одно- и двухфазных сплавов. -Красноярск : Издательство Красноярского ун-та, 1990. 160 с.

111. Кутяйкин, В. Г., Кутяйкин, К. В., Червякова, Т. Н. и др. Практические аспекты определения погрешности измерениймикротвердости// Законодательная и прикладная метрология. 2007. -№ 3. - С. 79-81.

112. Черепин, В. Т. Экспериментальная техника в физическом металловедении. Киев : Технша, 1968. - 280 с.

113. Горелик, С. С., Расторгуев, Л. Н, Скаков, Ю. А. Рентгенографический и электроно-оптический анализ металлов. М. : Минск, 2002. - 360 с.

114. Миркин, Л. И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. -М.: Машиностроение, 1979. 134 с.

115. Головин, С. А., Архангельский, С. И. Универсальный вакуумный релаксатор // Проблемы прочности. 1971. - № 5. - С. 120-124.

116. Криштал, М. А., Головин, С. А. Внутреннее трение и структура металлов. М. : Металлургия, 1976. - 375 с.

117. Метод внутреннего трения в металловедческих исследованиях. Справочное издание. / Под ред. М. С. Блантера, Ю. В. Пигузова М.: Металлургия, 1991. - 248 с.

118. Новицкий, П. В., Зограф, Ч. А. Оценка погрешностей результатов измерений. JI. : Энергоатомиздат, 1985. - 232 с.

119. ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.

120. Архангельский, С. И., Курдюмова, А. В. Организация эксперимента. Ч. 1. Тула : Из-во ТулПИ, 1989. - 48 с.

121. Патент РФ № 92538, МПК8 G01N 3/38. Архангельский, С. И., Лабзова, Л. В., Маркова, Г. В., Чуканов, И. В. Устройство для измерения параметров восстановления формы в материалах. Опубл. Б.И. 2010. № 8.

122. Шишкин, С. В. О теоретических взаимосвязях термомеханических диаграмм при растяжении, сжатии и кручении для сплавов с эффектом памяти формы // Заводская лаборатория 1994. - № 1. -С. 32-37.

123. Исакова, О. П., Тарасевич, Ю. Ю. Обработка и визуализация данных физических экспериментов с помощью пакета Origin. Учеб.-методич. пособие Изд-во ОГОУ ДПО «АИГЖП»: Астрахань : 2007. - 68 с.

124. Исакова, О. П., Тарасевич, Ю. Ю., Юзик, Ю. И Анализ и обработка спектров. Учеб.-метод. пособие Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2007. -76 с.

125. Zhou, Z.-C. Internal friction observation of the е<->-у transformation in a Fe-Mn alloy (Наблюдение внутреннего трения при е<->у превращении в Fe-Мп сплаве) // Mat. Sci. and Eng. 2006. - A 438. - P. 336 - 338.

126. Маркова, Г. В. Эффекты неупругости при термоупругом мартенситном превращении. //Изв. ТулГУ. Сер. Материаловедение. Тула: -2000. Вып.1. - С. 22-31.

127. Sawaguchi, Т., Kikuchi, Т., Yin F. et al. Internal friction of an Fe-28Mn-6Si-5Cr-0,5NbC shape memory alloy (Внутренние трение в сплаве с памятью формы Fe-28Mn-6Si-5Cr-0,5NbC) // Mat. Sci. and Eng. 2006. -A 438. —P. 796-799.

128. Лабзова, Л. В. Изучение мартенситных превращений в сплавах Fe-Mn-Si методом внутреннего трения // Сб. тезисов докладов Международной молодежной научной конференции XXXV Гагаринские чтения М. : МАТИ, 2009. - С. 45.

129. Фазовый переход в сплавах на основе Fe-Mn-Si. / Маркова Г. В., Лабзова Л. В., Головин И. С. и др. II Тезисы докладов V межд. конф. «Фазовые превращения и прочность кристаллов». Черноголовка, 2008 - С. 132.

130. Лабзова, Л. В., Маркова, Г. В. Механическая спектроскопия сплавов Fe-Mn-Si. // Сб. тезисов докладов 3-ей Международной научно-практической конференции «Структурная релаксация в твердых телах»,2009. TOB «Планер» - Винница, - С. 60.

131. Gulyaev, A. A. Some Features of у—»e martensitic transformation and shape memory effect in Fe-Mn-Si based alloys // J. de Physique IV. 1995. -Vol. 5.-P. 463-469.

132. Лабзова, Л. В., Маркова, Г. В. Амплитудонезависимое внутреннее трение в закаленных сплавах Fe-18Mn. // Материалы XI Международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах» (HPS XI) — Тула, Изд-во ТулГУ, 2007. С. 101.

133. Лабзова, Л. В. Влияние термообработки на демпфирующую способность сплавов Fe-Mn-Si // Сб. тезисов докладов Международной молодежной научной конференции XXXIV Гагаринские чтения М.: МАТИ, 2008.-С. 51.

134. Лабзова, Л. В., Маркова, Г. В. Внутреннее трение в закаленном сплаве Fe-18Mn / Научно технический сборник Тульского артиллерийского инженерного института Тула, Тульский АИИ, 2008. - С. 217-219.

135. Гончаров, С. С., Маркова, Г. В., Лабзова, Л. В., Клюева, О. С. Влияние термической обработке на физовые превращения Fe-23Mn-5Si и Fe-30Mn-5Si Известия ТулГУ. Технические науки. Выпуск 4. Ч. 2- Тула,2010.-С. 106-112.

136. Лысак, Л. И., Николин, Б. И. Влияние многократных нагревов и охлаждений на изменение фазового состава марганцевой стали // ФММ. -1964. Т. 23, вып. 1. - С. 93 - 100.

137. Лабзова, Л. В. Влияние температуры нагрева под закалку на структуру и твердость сплава системы Fe-Mn-Si. // Сб. докладов конференции «Молодежные инновации». Тула, Изд-во ТулГУ, 2009. - С. 79 - 80.

138. Карякин, Н. В., Федосеев, В. Б. Свободная энергия твердого раствора с кластерами растворенного компонента // Теория металлов. 2001. -Т. 91, №2.-С. 22-25.

139. Смитлз, К Дж. Металлы. Справочник. / Пер. с англ. JI. И. Гриппас и др.. М. : Металлургия, 1980. - 447 с.

140. Литвинов, В. С. Межатомное взаимодействие в железомарганцевых сплавах, их стабильность и свойства // МиТОМ. 1995. -№ 10.-С. 16-20.

141. Кузьмин, С. Л., Лихачев, В. А., Шимансткий, С. Р. и др. Память формы и пластичность железомарганцевых сплавов // Металлофизика. -1981.-Т. 3, № 6. С. 49 - 54.

142. Лабзова, Л. В. Влияние степени предварительной деформации и температуры закалки на характеристики формовосстановления сплавов Fe-Mn-Si. Сборник научных статей № 8, вып. 1. Казань : Казанский издательский дом, 2010. - С. 144 - 149.

143. Арбузова, И. А., Коваль, Ю. Н., Мартынов, В. В. и др. Эффекта «памяти» в сплавах на основе железа. ДАН СССР, 1972, 206, № 4. с. 193 — 213.

144. Кузьмин, С. Л., Лихачев, В. А. Пластичность превращения в материалах в обратными мартенситными превращениями // Физика в электроника твердого тела. 1977. - Вып. 2. - С. 53 - 80.

145. Соловьев, Л. А., Хачин, В. Н. Деформационные эффекты при мартенситных превращениях в присутствии внешнего напряжения // Изв. вузов СССР. Физика. - 1974. - № 6. - С. 131 - 134.

146. Лабзова, Л. В. Проявление памяти формы в Fe-Mn-Si сплавах. XI Международная научно-техническая Уральская школа-семинар молодых ученых. Сборник научных статей. Екатеринбург, УрФУ, 2010. - С. 164 — 166.

147. Лабзова, Л. В. Эффект памяти формы при различных способах предварительной деформации // Сб. трудов ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС. М.: Типография Издательского дома МИСиС, 2009. - С. 37 - 38.