ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», Тула, Россия:

Г. В. Маркова, заведующая кафедрой физики металлов и материаловедения, эл. почта: galv.mark.@rambler.ru
С. С. Володько, аспирант кафедры физики металлов и материаловедения, эл. почта: volodko.sv@yandex.ru
И. А. Алимов, магистрант кафедры физики металлов и материаловедения, эл. почта: alimov.iwann@mail.ru

ООО «Метсинтез», Тула, Россия:

А. В. Касимцев, директор, эл. почта: metsintez@yandex.ru

Исследованы структура, фазовый состав, механические и функциональные свойства порошкового бинарного сплава TiNi (Ni = 55,5 % (мас.)) после деформации поперечно-винтовой прокаткой (ПВП) при температуре 900 oC со степенью истинной деформации ε = 1,5. Показано, что после деформации ПВП до значения ε = 1,5 в структуре появляется R-мартенсит в количестве не более 5 %. В результате более низкой температуры прокатки динамическая рекристаллизация развивается не во всем объеме, и только небольшая доля зерен находится в полигонизованном и рекристаллизованном состоянии. Средний размер зерна d_ср = 34 ± 2 мкм, что существенно меньше, чем после предшествующей стадии деформации (ε = 0,8, d_ср = 64 ± 2 мкм). Отмечено появление разнозернистости в центральных и поверхностных слоях прокатанного прутка. Однако разнозернистость не влияет на микротвердость по сечению образца. В результате деформации до значения ε = 1,5 происходит уменьшение осевой пористости, что приводит к повышению плотности сплава до 6,4 г/см³. Уменьшение осевой пористости и измельчение зерна способствовали повышению пластичности до требуемого уровня (δ >10 %). Таким образом, комплекс механических свойств никелида титана после ПВП со степенью деформации ε = 1,5 удовлетворяет требованиям ТУ 1-809-394–84 на сплав марки ТН1. Показано, что после прокатки порошковый сплав TiNi характеризуется высокой демпфирующей способностью в температурном интервале развития мартенситного превращения. При испытаниях в аустенитном состоянии данный сплав проявляет сверхупругость, а при испытаниях в мартенситно-аустенитном состоянии — сверхупругость и память формы. Исследование влияния величины предварительной деформации кручением на характеристики памяти формы показало, что полное формовосстановление проволочных образцов наблюдается до значения γ_кр = 14 %, после чего появляется невосстановленная часть деформации, обусловленная механизмом необратимого скольжения.

Работа выполнена при поддержке гранта (РФФИ № 17-03-00360 А).

1. Маркова Г. В., Касимцев А. В., Володько С. С., Бубненков Б. Б. Влияние поперечно-винтовой прокатки на структуру и свойства порошкового TiNi. Часть 1 // Цветные металлы. 2018. № 11. С. 75–82. DOI: 10.17580/tsm.2018.11.11
2. Kolobova A. Yu., Ryklina E. P., Prokoshkin S. D., Inaekyan K. E., Brailovskii V. Study of the Evolution of the Structure and Kinetics of Martensitic Transformations in a Titanium Nickelide upon Isothermal Annealing after Hot Helical Rolling // Mater. Sci. and Eng: A. 2018. Vol. 734. P. 445–452.
3. Li Z., Cheng X. Deformation temperature and postdeformation annealing effects on severely deformed TiNi alloy by equal channel angular extrusion // Journal of University of Science and Technology Beijing. 2007. Vol. 14. P. 533–537.
4. Van Humbeeck J. Damping Properties of Shape Memory Alloys During Phase Transformation // Journal De Physique IV. 1996. Vol. 6, Iss. c8. P. 371–380.
5. San Juan J., No M. L. Damping behavior during martensitic transformation in shape memory alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2003. Vol. 355. P. 65–71.
6. Perez-Saez R. B., Recarte V., No M. L., San Juan J. Anelastic contributions and transformed volume fraction during martensitic transformation // Physical Review B. 1998. Vol. 57. P. 5684–5692.
7. San Juan J., Perez-Saez R. B., No M. L. Internal Friction During Martensitic Transformation // Bullitin TSU, Material Science. 2002. Vol. 3. P. 154–167.
8. Головин И. С. Внутреннее трение и механическая спектроскопия металлических материалов. — М. : Изд. дом МИСиС, 2012. — 247 с.
9. Markova G. V., Shuytsev A. V., Levin D. M., Kasimtsev A. V. Features of the internal friction in the temperature range of martensitic transformation in TiNi // Materials Today: Proceedings. 2015. Vol. 2. P. 909–912.
10. Zhu S. L., Yang X. J., Fu D. H., Zhang L. Y., Li C. Y., Cui Z. D. Stress-strain behavior of porous NiTi alloys prepared by powders sintering // Materials Science and Engineering: A. 2005. Vol. 408. P. 264–268.
11. Zhang X. P., Liu H. Y., Yuan B., Zhang Y. P. Superelasticity decay of porous NiTi shape memory alloys under cyclic strain-controlled fatigue conditions // Materials Science and Engineering A. 2008. Vol. 481–482. P. 170–173.
12. Jiang H. J., Ke C., Cao S., Ma X., Zhang X. Phase transformation and damping behavior of lightweight porous TiNiCu alloys fabricated by powder metallurgy process // Trans. Nonferrous Met. China. 2013. Vol. 23. P. 2029–2036.
13. Shuytcev A., Markova G., Kasimtcev A., Volod’ko S. The influence of deformation on the structure and properties of TiNi sintered powder // Materials Today: Proceedings. 2017. Vol. 4. P. 4685–4689.
14. Касимцев А. В., Маркова Г. В., Шуйцев А. В., Свиридова Т. А., Володько С. С. Изменение структуры и свойств порошкового гидридно-кальциевого никелида титана при ротационной ковке // Технология легких сплавов. 2016. № 3. С. 44–52.

15. Касимцев А. В., Левинский Ю. В. Гидридно-кальциевые порошки металлов, интерметаллидов, тугоплавких соединений и композиционных материалов. — М. : МИТХТ, 2012. — 247 c.
16. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. Введ. 01.01.1977.
17. ГОСТ 18898–89. Изделия порошковые. Введ. 01.01.1991.
18. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. Введ. 01.01.1986.
19. Головин С. А., Архангельский С. И. Универсальный вакуумный релаксатор // Проблемы прочности. 1971. № 5. С. 120–124.
20. Пат. 92538 РФ, МПК8 G 01 N 3/38. Устройство для измерения параметров восстановления формы в материалах / Архангельский С. И., Лабзова Л. В., Маркова Г. В., Чуканов И. В. ; заявл. 26.10.2009 ; опубл. 20.03.2010 ; Бюл. № 8.
21. Resnina N., Belyaev S. Entropy change in the B2 → B19' martensitic transformation in TiNi alloy // Thermochimica Acta. 2015. Vol. 602. P. 30–35.
22. Meisner L. L., Sivokha V. P. The effect of applied stress on the shape memory behavior of TiNi-based alloys with different consequences of martensitic transformations // Physica B. 2004. Vol. 344. P. 93–98.
23. ОСТ 92-5137–90. Детали из сплавов на основе титана.