WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

III – области толщин лент I; II; III категорий соответственно. Сплавы системы CuAl(Ni,Mn) (бронза), сопло b = 0,6 мм, зазор h = 0,25 мм.

Установлено, что при давлениях (0,130,15)·105 Р (0,320,35)105 Па толщина ленты при разливке на медный диск с достаточной точностью может быть аппроксимирована линейной зависимостью от давления. При увеличении давления Р > 0,35105 Па зависимость толщины ленты отклоняется от линейной.

В этом случае процесс разливки всегда сопровождается появлением «заднего» выброса расплава и снижением качества поверхности ленты.

Качество контактной (внутренней) поверхности лент в основном определяется контактным взаимодействием (адгезией) поверхности диска с расплавом. Медный диск, в отличие от стального, при разливке сплавов обоих типов, обеспечивает более плотный контакт с расплавом. При этом, расплав латуни, в отличие от бронзы, во всех случаях контактирует с закалочным диском на меньшей площади.

Как было установлено, основной причиной этого является конденсация паров цинка из расплава на закалочной поверхности диска, приводящая к нарушению их взаимного теплового контакта.

Полученные результаты позволили обоснованно выбрать интервалы варьирования технологическими факторами, позволяющими получать ленты I и II категорий с целью проведения оптимизации процесса спиннингования. Методом планирования эксперимента выведены уравнения регрессии, характеризующие влияние основных технологических факторов на толщину ленты (Y). При разливке сплавов системы CuAl(Ni,Mn) указанная зависимость представлена полиномом первой степени:

Y = 57,5 – 16,3x1 + 15x2 + 5x3 + 8,8x4 ; (1) Для сплавов системы CuZnAl подобная зависимость имеет вид:

Y = 64,9 – 13,5x1 + 10,2x2 + 7,6x4, (2) где: xi — кодированное (–1 +1) значение Хi фактора. В качестве технологических факторов выбраны: Х1 — окружная скорость диска (2040) м/с; Х2 — давление выталкивающего газа (0,150,35)·105 Па; Х3 — зазор между торцом сопла и закалочной поверхностью диска (0,20,3) мм; Х4 — ширина щели сопла (0,30,5) мм.

На основании уравнений 1, 2 сделан вывод о независимости толщины латунной ленты от зазора (фактор X3) и отмечены относительно низкие, по сравнению с бронзовой лентой, значения всех коэффициентов при переменных факторах. Полученные результаты являются дополнительным подтверждением слабой адгезии расплава латуни с закалочной поверхностью диска.

Среди особенностей структурного состояния лент отмечено наличие текстуры.

В поперечном сечении зерна имеют столбчатую форму и расположены перпендикулярно контактной поверхности ленты. В продольном сечении наблюдается тенденция к наклону оси кристаллов на угол 1520° в направлении движения ленты в процессе разливки. Рентгеноструктурный анализ лент показал, что во всех случаях осью преимущественной ориентации зерен перпендикулярной наружным поверхностям ленты является направление [110]1.

Исследования, проведенные с использованием металлов с отличной от ОЦК кристаллической решеткой (Cu, Al, Zn), позволили обнаружить наличие корреляции между типом кристаллической решетки в момент кристаллизации, преимущественой ориентацией зерен и основным направлением теплоотвода.

Показано, что перпендикулярно наружным поверхностям лент (основное направление теплоотвода) располагаются зерна с ориентировкой [111]ГЦК, и [001]ГПУ. На основе принципа Ле Шателье-Брауна установлены возможные причины проявления данного эффекта.

В четвертой главе изложены результаты исследований влияния различных видов ТМО на величину ЭПФ и характеристические температуры МП. Величину ЭПФ определяли путем изгиба. Деформацию вычисляли по наружному слою образца в предположении идеально пластического тела.

В процессе спиннингования расплава было замечено, что ленты находятся на поверхности диска весьма непродолжительное ( 0,52 мкс) время и покидают его поверхность в „горячем” состоянии. В результате происходит сильное коробление ленты от взаимодействия с воздухом, требующее проведения дополнительной термообработки для исправления формы.

Термообработку проводили путем выдержки при температуре существования стабильной -фазы (Т850°С) с последующей закалкой в воде. Эксперименты показали, что с увеличением времени выдержки все характеристические температуры повышаются, причем наибольшему изменению подвергается температура МН, а величина ЭПФ уменьшается. Рентгенографический анализ позволил установить, что фазовый состав всех сплавов после такого вида термообработки не меняется, поэтому изменение свойств лент связано с изменением их микроструктуры: ростом зерна, уменьшением количества дефектов и т.д. Максимальной склонностью к росту обладает зерно в сплавах системы CuZnAl.

Показано, что интенсивный рост зерна у всех сплавов наблюдается на начальных этапах выдержки ( 35 мин). При дальнейшем увеличении времени выдержки рост зерна происходит с весьма малой скоростью. Оптическим анализом установлено, что заметное снижение скорости роста зерна, как и изменение функциональных свойств лент, наблюдается в момент, когда средний размер зерна становится соизмеримым с толщиной самой ленты. В этом случае наружные поверхности ленты являются естественным препятствием дальнейшему увеличению размеров зерен.

Установлено, что термическая стабильность медных сплавов существенным образом зависит от их химического состава. Например, в условиях искусственного старения (Т300°С). минимальной термической стабильностью обладает система CuZnAl, поскольку изменения функциональных свойств в сплавах этой системы наблюдаются уже после нагрева до Т=120150°С, а выдержка в течение = часов при Т=300°С приводит к полному распаду матричной фазы. Сплавы системы CuAl(Ni,Mn) сохраняют функциональные свойства до температур Т200250°С.

Из всех исследуемых сплавов наиболее термостабильной является система CuAlMn. Основной причиной этого является присутствие марганца, понижающего температуру эвтектоидного превращения ( + 2) и выделение в процессе старения фазы Cu2MnAl (фаза Гейслера), испытывающей МП в областях, обедненных алюминием, которые появляются в материале вследствие диффузионного распада матричной фазы.

Рентгеноструктурный анализ показал, что в метастабильных сплавах на основе меди диффузионные процессы, проходящие на начальных этапах искусственного старения, не вызывают образования равновесных фаз (, 2, AlNi и пр.), а способствуют формированию мартенсита другого типа по отношению к существующему. Так, если в структуре до термообработки присутствовал 1– мартенсит, имеющий повышенную электронную концентрацию то при искусственном старении происходит формирование 1– мартенсита, имеющего пониженную электронную концентрацию и наоборот. Оба процесса вызывают расширение температурного интервала МП и снижение ЭПФ. Равновесные фазы появляются на более поздних этапах старения.

Показано, что в зависимости от химического состава сплава естественное старение по-разному влияет на характеристические температуры. В сплаве системы CuZnAl все температуры в процессе старения остаются практически на прежнем уровне. В сплавах системы CuAlNi с относительно низкими температурами МП (АК 100115°С) наблюдается расширение температурного интервала МП. Однако в результате термоциклирования через интервал МП все точки возвращаются к исходным значениям. При относительно высоких температурах МП (АК 120°С) изменение температур МП в процессе естественного старения отсутствует.

Проведенный анализ рентгенограмм лент в процессе естественного старения показывает, что изменение свойств при естественном старении происходит в результате диффузионных процессов, приводящих к образованию в структуре сплавов зон Гинье-Престона. Проанализированы возможные причины этого явления и предложены рекомендации по выбору материала для термочувствительных элементов, работающих в устройствах многоразового и одноразового применения.

Исследованы способы формирования ОПФ в свободном состоянии во взаимосвязи с химическим составом и условиями нагружения. Обратимую память формы задавали путем активного деформирования лент в мартенситном состоянии, а также путем нагрева в деформированном и защемленном состоянии (режим генерации реактивных напряжений). Нагрев осуществляли до температур не выше Т=300°С, поскольку при этих температурах интенсифицируются процессы распада матричной фазы. Перед испытаниями образцы деформировали в мартенситном состоянии на величину ПР вокруг оправки на угол 90°, фиксировали в этом положении и подвергали термообработке при различных температурно-временных факторах.

Показано преимущество формирования ОПФ путем нагрева в деформированном и защемленном состоянии по сравнению с изотермическим активным деформированием. У всех сплавов при нагреве в условиях генерации реактивных напряжений формируется ОПФ с явно выраженным максимумом.

max (рис.2), причем, время формирования еОПФ уменьшается как с повышением температуры нагрева, так и с повышением содержания алюминия в сплаве.

Рис. 2. Влияние длительности нагрева на величину ОПФ в сплавах:

Cu-21Zn-5,8Al (1); Cu-14Zn-7,6Al (2);Cu-10,2Zn-8,4Al (3). Т=130°С.

Таким образом, присутствие алюминия в сплаве снижает термодинамическую стабильность 1-фазы. Установлено, что с увеличением температуры обработки и понижением температуры АК стабильность сформированной таким способом ОПФ повышается.

С увеличением длительности выдержки при температуре задания ОПФ интервал обратимого формоизменения постепенно смещается в сторону предварительного деформирования (рис.3).

Отмеченная особенность позволяет сформировать ОПФ в любом деформационном пространстве 0 ПР, что является важным для применения этого эффекта в технике.

Установлено, что стабильность сформированной таким способом ОПФ, зависит от температуры обработки и температуры АК. Общим для всех сплавов является снижение величины ОПФ при термоциклциклировании в свободном состоянии. Наибольшие изменения наблюдаются на начальных этапах циклирования (812 циклов). Если температура формирования ОПФ близка к а) б) Рис.3. Изменение величины ОПФ (а); расположение области обратимого формоизменения (б) в сплаве Cu-10,2Zn-8,4Al. Старение при Т=130°С температуре окончания обратного МП (АК), то при термоциклировании течение 410 циклов через интервал МП происходит полная деградация эффекта ОПФ.

В конце главы показан конкретный пример использования эффекта ОПФ и выбор режимов проведения ТМО для работы тонкомерных лент в качестве термочувствительных элементов в оптических процессорах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ • Изучено влияние технологических режимов спиннингования расплава на толщину и качество поверхности лент. На основе метода дробного факторного эксперимента выведены уравнения регрессии, позволяющие проводить расчет толщины ленты в зависимости от типа сплава и технологических режимов спиннингования. В исследуемом интервале значений технологических режимов толщина ленты сплавов системы CuZnAl не зависит от зазора между торцом сопла и поверхностью диска.

Максимальное влияние на толщину ленты оказывает скорость закалочной поверхности диска (скорость разливки). Установлено, что толщина лент удовлетворительного качества находится в определенном интервале t (40120 мкм).

• Установлено, что сплавы системы CuZnAl, по сравнению с системой CuAl(Ni,Mn), имеют меньшую площадь контакта с закалочным диском.

Причиной этого является конденсация паров цинка из расплава на его закалочной поверхности. Показано, что сплавы типа бронз, по сравнению с латунями, предпочтительны для получения лент методом спиннингования.

• Выявлены основные закономерности изменения критических точек и величины еЭПФ в зависимости от видов термообработки. Установлено, что выдержка при температуре задания формы Т=800850°С сопровождается ростом зерна, повышением критических точек и снижением величины ЭПФ. В связи с этим время выдержки при температуре задания формы не должно превышать = 35 мин.

• Обнаружена нестабильность функциональных свойств лент при естественном старении. Изменение свойств, в свою очередь, определяется типом сплава. В сплавах системы CuAl(Ni,Mn) естественное старение вызывает расширение температурного интервала МП и снижение величины ОПФ. Повышение пластичности сплава (система CuZnAl) уменьшает склонность к изменению свойств. Установлено, что основная причина изменениия свойств при естественном старении заключается в образовании в структуре сплава зон Гинье-Престона. Во всех случаях изменение свойств носит обратимый характер (после нескольких термоциклов через интервал полного МП функциональные свойства принимают исходные значения).

• Исследовано влияние режимов ТМО на формирование эффекта ОПФ в условиях генерации реактивных напряжений. Установлено, что основным механизмом формирования эффекта ОПФ является диффузия компонентов сплава в поле реактивных напряжений, инициированных предварительным деформированием мартенсита.

• Показано, что величина обратимой деформации ОПФ в зависимости от длительности нагрева описывается кривой с максимумом. Установлено, что max величина еОПФ определяется только степенью предварительной деформации епр и наблюдается в средней части деформационного пространства 0 епр.

Выявленные закономерности проявления данного эффекта позволяют сформировать ОПФ в любой области деформационного пространства 0епр.

• Установлено, что стабильность ОПФ зависит от температуры АК и снижается при ее повышении. Этот факт ограничивает верхний интервал рабочих температур медных сплавов на уровне Т100120 оС.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Хусаинов М.А., Данилов А.Н., Летенков О.В. Структурное состояние сплава системы CuAlZn, полученного методом закалки расплава. / Новая технология, физические процессы прочности и пластичности прецизионных материалов: Тезисы докладов Всесоюзного семинара «Актуальные проблемы прочности». Новгород, 1988, с. 24-25.

2. Летенков О.В. Структурное состояние и эффект памяти формы в сплавах на основе меди, полученных методом закалки расплава. / Структура и свойства металлических материалов и композиций: Межвуз. сб.. Новгород, 1989, с. 91-96.

3. Летенков О.В., Хусаинов М.А. Эффект памяти формы и мартенситные превращения в сплавах на основе меди, получаемых методом спиннингования. // Материалы с эффектом памяти формы и их применение: Материалы семинара.

Новгород, 1989, с. 247-250.

4. Летенков О.В., Хусаинов М.А. Технологические особенности получения тонкомерных лент из сплавов на основе меди. // Материалы с новыми функциональными свойствами: Материалы семинара. Новгород– Боровичи, 1990, с.169-172.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»