ИССЛЕДОВАНИЕ ГИСТЕРЕЗИСА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕРМОУПРУГИХ  МАРТЕНСИТНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СПЛАВЕ Тi50Ni49,9Mo0,1 В УСЛОВИЯХ  МЕХАНИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ: 10.25712/ASTU.1811-1416.2024.04.005

Владимир Александрович  Плотников; Анна Васильевна  Гусева; Александр Сергеевич  Грязнов

Авторы

Владимир Александрович Плотников Алтайский государственный университет, пр. Ленина, 61, 656049, Барнаул, Россия https://orcid.org/0000-0001-7051-1082
Анна Васильевна Гусева Алтайский государственный университет, пр. Ленина, 61, 656049, Барнаул, Россия https://orcid.org/0000-0002-1671-1304
Александр Сергеевич Грязнов Алтайский государственный медицинский университет, ул. Ленина, 40, 656038, Барнаул, Россия https://orcid.org/0000-0003-0413-907X

Ключевые слова:

деформационный гистерезис, диссипация энергии, никелид титана, термоупругие мартенситные превращения, эффект памяти формы

Аннотация

В работе проанализирована физическая природа гистерезиса, его связь с процессами релаксации микронапряжений и стабилизацией мартенситной фазы, а также влияние механической нагрузки на производство энтропии и диссипацию энергии. Был исследован деформационный гистерезис в циклах мартенситных превращений в сплаве Тi₅₀Ni_49,9Mo_0,1 в условиях действия механических напряжений. Деформационный гистерезис свидетельствует о том, что при накоплении и возврате деформации в цикле мартенситных превращений осуществляется диссипация энергии, указывающая на протекание необратимых процессов. Несмотря на обратимый характер накопления и возврата деформации, в термодинамическом смысле эти процессы необратимы. При охлаждении и нагреве происходит рассеяние энергии, сопровождающееся производством энтропии из-за тепловых потоков на границах раздела. Важным фактором гистерезиса является производство энтропии при обратимых мартенситных превращениях. Энтропия производится как за счет необратимых процессов внутри системы, так и на поверхности раздела со средой. При циклировании мартенситных превращений наблюдается насыщение фазового наклепа, что приводит к уменьшению площади петли гистерезиса и ее стабилизации. Таким образом, после стабилизации гистерезис обусловлен только рассеянием тепла на внутренних границах и акустической эмиссией, вклад которой в рассеяние энергии мал и может быть не учтен. Снижение площади гистерезиса при циклировании мартенситных превращений может быть связано со снижением производства энтропии за счет уменьшения числа границ в цикле превращений. Это подтверждается уменьшением объема фазы, участвующей в мартенситных превращениях, что видно по высокотемпературному возврату остаточной деформации и рентгеновским исследованиям. Рост площади стабилизированной петли гистерезиса при увеличении нагрузки объясняется усилением диссипации энергии при взаимодействии мартенситных границ с накопленными дефектами фазового наклепа.