URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Хунджуа А.Г. Структурная физика сплавов с эффектами памяти формы Обложка Хунджуа А.Г. Структурная физика сплавов с эффектами памяти формы
Id: 277151
1139 р.

Структурная физика сплавов с эффектами памяти формы Изд. 2, перераб. и доп.

URSS. 2023. 208 с. ISBN 978-5-9710-5562-4.
Белая офсетная бумага
  • Твердый переплет
Неупругие явления в металлических сплавах • Кристаллическая структура сплавов с эффектами памяти формы • Двойникование мартенситных кристаллов • Мартенситные превращения в сплавах с эффектами памяти формы.

Аннотация

В учебном пособии дано изложение некоторых важных разделов структурной физики материалов с особыми физическими свойствами: сверхупругостью и эффектами памяти формы. Рассмотрены общие вопросы кристаллографии и термодинамики структурных фазовых превращений в сплавах с эффектами памяти формы, двойникования и самоаккомодации мартенситных кристаллов. Теоретические выводы проиллюстрированы экспериментальным материалом, в том числе и... (Подробнее)


Оглавление
top
Предисловие ко второму изданию10
Предисловие11
Глава 1. Неупругие явления в металлических сплавах12
§ 1.1. Неупругая деформация скольжением и двойникованием12
1. Упругая и неупругая деформация12
2. Деформация скольжением14
3. Деформация двойникованием15
§ 1.2. Мартенситные превращения18
1. Общие закономерности мартенситных превращений19
§ 1.3. Феноменологическая теория мартенситных превращений21
1. Деформация с инвариантной плоскостью21
2. Деформация с инвариантной решеткой23
3. Эллипсоид деформации23
4. Структура межфазной границы25
5. Формоизменение при мартенситном превращении27
§ 1.4. Термодинамика мартенситных превращений30
1. Характеристические точки мартенситных превращений30
2. Мартенситные превращения со взрывной кинетикой32
3. Особенности термоупругих мартенситных превращений33
§ 1.5. Мартенсит охлаждения, напряжения и деформации35
1. Мартенсит охлаждения36
2. Мартенсит напряжения (область температур Мsσ > Тдеф > Ms)36
3. Мартенсит деформации (область температур Тдеф > Мsσ)38
4. Деформация мартенсита охлаждения (Тдеф < Мf и Мf < Тдеф < Ms)38
§ 1.6. Обратимость неупругой деформации и эффекты памяти формы39
1. Обратимость неупругой деформации39
2. Сверхупругость и односторонний эффект памяти формы41
3. Сверхупругость в области низких температур45
4. Эффект памяти формы при деформации мартенситных кристаллов47
5. Обратимый эффект памяти формы50
§ 1.7. Условия обратимости неупругой деформации51
Глава 2. Кристаллическая структура сплавов с эффектами памяти формы54
§ 2.1. Мартенситные превращения в сплавах с атомно-упорядоченной решеткой54
1. Перестройка структуры при мартенситном превращении54
2. Расчет структурного фактора59
§ 2.2. Кристаллографическая обратимость мартенситных превращений в сплавах с упорядоченной решеткой60
§ 2.3. Взаимная ориентация решеток аустенита и мартенсита62
1. Преобразования координат62
2. Матрица ориентационного соотношения64
3. Эквивалентные варианты ориентационного соотношения66
4. Анализ близких ориентационных соотношений68
§ 2.4. Эффект памяти формы в атомно-неупорядоченных твердых растворах69
Глава 3. Двойникование мартенситных кристаллов72
§ 3.1. Кристаллография двойникования кристаллов72
1. Оператор двойникования72
2. Двойниковая связь вариантов ориентационного соотношения74
§ 3.2. Самоаккомодационные комплексы кристаллов мартенсита77
1. Двойниковая структура мартенситных кристаллов77
2. Кристаллы мартенсита с одной плоскостью двойникования79
3. Комплексы с двумя плоскостями двойникования83
4. Тетрагональная и орторомбическая дисторсия83
5. Ромбоэдрическая дисторсия86
6. Угол между плоскостями двойникования 90°87
7. Угол между плоскостями двойникования 60°90
8. Угол между плоскостями двойникования 45°90
9. Комплексы с тремя плоскостями двойникования91
§ 3.3. Релаксация упругих напряжений при самоаккомодации — общий случай92
§ 3.4. Экспериментально наблюдаемые самоаккомодационные комплексы мартенситных кристаллов96
1. Релаксация упругих напряжений при двойниковании R-мартенсита в никелиде титана96
2. Самоаккомодационные комплексы в сплавах Cu-Ni-Al и Cu-Zn98
Глава 4. Мартенситные превращения в сплавах с эффектами памяти формы112
§ 4.1. Мартенситные превращения в твердых растворах с распадающейся высокотемпературной фазой112
1. Зависимость характеристических точек мартенситных превращений от концентрации113
2. Аддитивная модель мартенситных превращений в концентрационно неоднородных системах114
3. Изотермическое старение при Ta > T0115
4. Изотермическое старение при Ta < T0119
§ 4.2. Мартенситные превращения в В2-соединениях титана121
1. Последовательности мартенситных превращений в В2-соединениях титана и квазибинарных твердых растворах121
2. Кристаллическая структура мартенситных фаз В19 и В19'122
3. Кристаллическая структура R-мартенсита124
4. Неустойчивость ОЦК структуры в B2-соединениях титана126
§ 4.3. Мартенситные превращения в твердых растворах Ti-Ni129
1. Диаграмма состояний системы Ti-Ni129
2. Мартенситные превращения в твердых растворах системы Ti-Ni130
3. Растворимость легирующих элементов в никелиде титана130
§ 4.4. Распад метастабильной аустенитной В2-фазы в твердых растворах на основе никелида титана132
1. Распад метастабильной В2-фазы132
2. Тонкая кристаллическая структура b-фазы на стадии предвыделения X-фазы (соединения Ni4Ti3)133
3. Кристаллическая структура X-фазы (соединения Ni4Ti3)137
4. Изменения характеристик мартенситных превращений в процессе выделения X-фазы (соединения Ni4Ti3)138
§ 4.5. Мартенситные превращения в сплавах на основе TiNi, полученных методом сверхбыстрой кристаллизации расплава140
1. Сплавы системы TiNi-Nb141
2. Сплавы системы TiNi-V143
3. Естественное старение сплавов системы TiNi-V145
§ 4.6. Аномальный температурный гистерезис превращения В2→ R в сплавах системы TiNi-V148
1. Наблюдение аномального температурного гистерезиса148
2. Условия реализации аномального температурного гистерезиса152
§ 4.7. Закономерности мартенситных превращений в неоднородных твердых растворах на основе никелида титана155
§ 4.8. Кристаллическая структура и мартенситные превращения в твердых растворах на основе меди156
1. Сплавы системы Cu-Al157
2. Сплавы системы Cu-Zn159
§ 4.9. Кристаллическая структура и мартенситные превращения в твердых растворах на основе марганца160
1. Кристаллическая и магнитная структура твердых растворов на основе g-марганца161
2. Двойниковая структура кристаллов мартенсита164
3. Влияние распада на характеристики мартенситных превращений в твердых растворах на основе марганца165
§ 4.10. Мартенситные превращения в ферромагнитных сплавах на основе соединения Ni2MnGa166
§ 4.11. Возможности и пути создания новых материалов с памятью формы на основе неупорядоченных твердых растворов170
1. Кристаллография формирования самоаккомодационных комплексов мартенситных кристаллов171
2. Анализ ориентационных соотношений при мартенситных превращениях β → a' и β → a'' в сплавах на основе титана и циркония175
3. Мартенсит a''175
4. Мартенсит a'179
Приложение 1. Матричный метод описания кристаллических структур181
1. Модель кристаллической решетки181
2. Неоднозначность базиса181
3. Обратная решетка182
4. Описание ГЦК и ОЦК решеток в ромбоэдрическом базисе183
5. Фундаментальный метрический тензор185
6. Период идентичности187
7. Объем элементарных ячеек прямого и обратного базиса187
8. Межплоскостное расстояние187
9. Индексы нормали к плоскости188
10. Угол между прямыми188
11. Угол между плоскостями189
12. Угол между прямой и плоскостью189
Приложение 2. Экспериментальные методы исследования структурных фазовых переходов и моделирование дифракционных картин190
§ П.2.1. Дифракция рентгеновских лучей и электронов190
1. Дифракция на кристаллической решетке190
2. Уравнения Лауэ192
3. Построение Эвальда195
§ П.2.2. Экспериментальные методы исследования структурных фазовых переходов197
1. Рентгеноструктурный анализ197
2. Рентгеновский дифракционный анализ зерна поликристалла198
3. Электронная микроскопия199
§ П.2.3. Моделирование картин дифракции рентгеновских лучей и электронов200
1. Моделирование картин дифракции рентгеновских лучей200
2. Моделирование микроэлектронограмм202
Литература206

Предисловие ко второму изданию
top

Предлагаемое учебное пособие представляет собой переработанное и дополненное 2-е издание книги: Хунджуа А. Г. Введение в структурную физику сплавов с эффектами памяти формы. М.: Изд-во МГУ, 1991. Соответствующий курс лекций в течение многих лет читается для студентов кафедры физики твердого тела и аспирантов отделения физики твердого тела физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.


Предисловие
top

В основе механизмов эффекта памяти формы и сверхупругости лежит термоупругое мартенситное превращение, открытое в 1949 г. академиком Г. В. Курдюмовым и его учениками в сплавах Cu-Al-Ni и Cu-Sn. Суть явления сформулирована в тексте открытия, зарегистрированного Госкомитетом СССР по делам изобретений и открытий: «установлено неизвестное ранее явление термоупругого равновесия при фазовых превращениях мартенситного типа, заключающееся в образовании упругих кристаллов мартенсита, границы которых в интервале температур превращения при изменение температуры и (или) поля напряжений перемещаются в сторону мартенситной или исходной фазы с одновременным обратимым изменением геометрической формы образующихся областей твердого тела».

Эффект памяти формы (восстановление формы образца после неупругой деформации и последующего нагрева) был обнаружен в 1951 г. Л. Чангом и Т. Ридом в сплаве AuCd. Важность и практическая ценность этого открытия стали ясны на рубеже 50–60-х годов XX века после обнаружения эффектов памяти формы в сплаве Ti-Ni. Доступность материалов с ярко выраженным эффектом памяти перенесли проблему их использования в область практического материаловедения. С тех пор эффект памяти формы наблюдали в десятках других сплавов (табл. 2.1).

Сверхупругость, связанную с мартенситным превращением, впервые наблюдали в 1953 г. в сплаве In-Tl.

Отличительной чертой мартенситных превращений в сплавах с эффектами памяти формы является формирование самоаккомодационных комплексов [1–3] — системы доменов мартенситных кристаллов, разделенных (и в тоже время связанных) плоскостями двойникования. При формировании мартенсита охлаждения в отсутствии полей внешних напряжений самоаккомодационные комплексы имеют вполне определенное внутреннее строение и внешнюю огранку, по которым и следует проводить их классификацию. Строение самоаккомодационных комплексов определяется числом входящих в комплекс доменов и конфигурацией междоменных границ, т. е. задействованными плоскостями двойникования.


Об авторе
top
photoХунджуа Андрей Георгиевич
Доктор физико-математических наук, профессор. Профессор кафедры физики твердого тела физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова. Заслуженный профессор Московского университета. Родился в Москве, окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова в 1973 г. В 1980 г. защитил кандидатскую, а в 1998 г. — докторскую диссертацию по фазовым превращениям в металлических сплавах.

А. Г. Хунджуа — автор более 200 научных работ, в том числе учебников и учебных пособий «Введение в физику твердого тела и молекулярную биологию», «Лекции по физике твердого тела» (М.: URSS, соавтор Г. С. Жданов), «Введение в структурную физику сплавов с эффектами памяти формы», «Структурные превращения в сплавах с эффектами памяти формы» (М.: URSS), «Физика в истории человечества» и др.