Моделирование изменения обратимой деформации при изотермическом превращении в сплаве Ti49Ni51 с помощью микроструктурной модели
Автор: Алексей Максимович Иванов
Соавторы: Беляев Ф.С., Волков А.Е., Беляев С.П., Реснина Н.Н.
Организация: Санкт-Петербургский Государственный Университет
Ранее было обнаружено, что сплавы нестехиометрического состава на основе TiNi при выдержке под постоянной нагрузкой испытывают изотермическое мартенситное превращение, которое сопровождается изменением обратимой деформации. К настоящему моменту, разработанные модели, описывающие функциональное поведение сплавов с памятью формы, не позволяют описать такое аномальное изменение деформации при изотермической выдержке, поскольку в теории исключается возможность образования мартенсита при постоянных температуре и напряжении. Однако в работе [1] была выполнена модификация микроструктурной модели Лихачева-Волкова для описания изменения обратимой деформации при выдержке сплава TiHfNiCu под постоянной нагрузкой. В работе было получено качественное совпадение расчетных и экспериментальных данных, однако количественное соответствие удалось получить не для всех режимов изотермической выдержки. Более того, существующий алгоритм подбора констант микроструктурной модели требует большого количества дополнительных экспериментов и расчетов. Ранее нами был предложен новый метод подбора констант [2] на основе решения оптимизационной задачи методом Нелдера-Мида, который существенно упрощает процедуру подбора констант. В то же время полного теоретического описания изменения изотермической деформации при выдержке сплава Ti49Ni51 под различными нагрузками не было проведено. В связи с этим, целью данной работы стало моделирование изменения обратимой деформации при реализации изотермического мартенситного превращения в сплаве Ti49Ni51 под различными нагрузками.
В настоящей работе подбор констант модели проводили путем минимизации целевой функции, которая количественно описывает разницу между экспериментальными и расчетными данными. Чем ближе целевая функция к нулю, тем ближе по значению расчетные данные к экспериментальным. Оптимизационную задачу решали с помощью известного алгоритма Нелдера-Мида [3]. Подбор констант проводили по набору экспериментальных данных, полученных при выдержке под напряжением 200 МПа. Полученный набор параметров модели использовали для описания экспериментальных результатов, полученных при выдержке под напряжениями 100 и 300 МПа. Обнаружено, что модель качественно и количественно описывает экспериментальные данные. Показано, что модель позволяет предсказать температуру и величину напряжения, при которых наблюдается максимальная изотермическая деформация.