Способ обработки сплавов на основе никелид титана

 

Оп ИГРАНИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

697600 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.12.77 (21) 2556200/22-02 с присоединением заявки М— (23) П рноритет

M. (д. г

С 22 F 1/10

C 22 F l/18

Ib0$$8pw88i1иьЮ камктет

СССР ао делан пэа5ретениЙ и отквитий

Опубликовано 15.11.79. Бюллетень М

Дата опубликования описания 15 11.79

УДК

621.785.3 (088.8) В. Н. Хачин, В. Э. Гюнтер, Л. А. Монасевич и Ю. И. Паскаль

Сибирский физико-технический институт им. В. 11,. Кузнецова при Томском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. В. В. Куйбышева (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛИЦ ТИТАНА

Изооретекие относится к способам обработки материалов с обратимыми фазовыми превращениями мартекситногое типа, обладающих свойством формоиэменения, и может быть использовано в автоматике и телемеханике, в частности при изготовлении термочувствительных элементов приборов и исполнительных устройств, в авиации и других областях техники при создании неразъемных соединений трубопроводов,герметизации объектов. .10

Известны материалы на основе никелид титана, (Ti Ni),îáëàöàþùèå эффектом формоизменения, который заключается в том, что охлажденный ниже температуры мартенситного превраще15 ния и деформированный сплав при последующем нагреве выше интервала мартенситного превращения восстанавливает свою первоначальную форму, При следующих циклах. охлаждение нагрев через интервал мартенситного превращения изменения формы сплава не наблюдается до тех пор, пока не будет осуществлена повтор. ная деформация ниже температуры мартенситного превращения.

Известен способ упорядочения внутренних деформаций при фазовых превращениях в сплавах типа Ti N!, в котором систематическая и обратимая деформация сплава при реализации мартенситных превращений при охлаждении и нагреве достигается тем, что материал в процессе термоциклирования находится под постоянно действующим внешним напряжением 11).

Известен также способ стабилизации эффекта обратимого формоизменения материалов, в котором обратимое формоиэменение материала при последовательном осуществлении циклов охлаждение-нагрев без действия внешнего напряжения достигается тем, что материалы с мартенситными превращениями предварительно деформируют выше предела пластичности, т.е. до появления необратимой при нагреве составляющей деформации. В результате такой операции материал приобретает новое свойство—

"самопроизвольно" деформироваться прп охлаждении и восстанавливать первоначальную форму при нагреве. Эффект повторяется многократно при последующих циклах охлаждение697600 нагрев через интервал мартенситных превращений (21.

Недостатки известного способа заключаются в том, что обратимое формоизменение при нагреве и охлаждении происходит с большим температурным гистерезисом в 30 — 50 С; мала максимально достижимая величина обратимой деформации, например, после пластической деформации при 180 С на 6% она составляет 2,3%;

Пель изобретения — увеличение обратимого 10 формоизменения, сужение температурного гистерезиса при формоизменении, увеличение степени восстановления формы при эффекте необратимого формоизменения. указаняая цель достигается тем,.что предва- 15 рительно пластически деформированный выше интервала мартенситного превращения материал дополнительно отжигают при 300-500 С.

Отжиг предварительно пластически деформированного материала приводит к разделению тем- 20 пературных интервалов двух мартенситных превращений в сплавах на основе NiNi. Первое (протекаюп,ее при более высоких температурах) превращение практически безгистерезисное. Реализующееся при. дальнейшем охлаждении нревращение имеет гистерезис в 30 — 50 . Соответственно„в темпера-.урном интервале первого превращения реализуется безгистерезисный эффект обратимо:o формоизменения; в температурном инт рвале второго превращения реализуется эффект обратимого формоизменения с гистерезнсом в 30 — 70 С. При последовательном осуществлении обоих превращений увели .ивается обший эффект обратимого формоизменения, 35

На фиг. 1 изображены кривые накопления при охлаждении (1) и возврата. при нагреве (2) деформации образца; .на фиг. 2 — то же, образец дополнительно отожжен при 350 С; на фиг. 3 — кривая накопления и возврата деформации при охлаждении и нагреве, полученная на образце пластически деформированном и затем отожженном при 350 С, охлаждение и набиев проведены в интервале температур первого мартенситного превращения; на фиг.

4 — кривая возврата деформации образца после предварительной пластической обработки при + 180 С при его нагреве от температуры деформации равной -180 С; на фиг. 5— то же, образец после дополнительного отжига при 350 С.

Пример 1. Влияние отжига на увеличеЙие обратимого формоизмеиения и уменылеwe гистерезиса изучают на образцах, изготов. ленных из сплава никеля с 44 вес,% титана в виде сплошного цилиндра диаметром 1 мм и рабочей длиной 50 мм (общая длина 70 мы).

Ооразец помещают одним концом в нелодвижный захват испытательной машины. Второй Кснец образца помещают в подвижный захват, который сочленен с измерительной системой и нагружающим устройством. Подвижный захват закручивают на угол 960 при 180 С (выше AK = 40 С). После разгрузки захват раскручивают до угла 720, что соответствует

6,3% остаточной деформации образца. При последующем охлаждении до -170 С образец самопроизвольно дополнительно раскручиваето ся на угол 250, что соответствует накоплению образцом деформации 2,3% (фиг. 1, кривая 1). При нагреве до 80 С (выше Ак = 40 С) образец закручивается в обратную сторону на о угол ?50, т.е. возвращает полностью накопленную при охлаждении яформацлю (фиг. 1, кривая 2).

Таким образом, после предварительной пластической деформации достигается эффект обратимого формоизменения в 2,3%, который сохраняется при последующих циклах охлаждениеHR1 реп .

После указанной обработки образць отжигают при 300 — 500 С в течение 10 мин и затем снимают описанной выше методикой кривые накопления деформации при охлаждении образца ниже Мн и возграта деформации при нагреве выше А„. На фиг, 2 приведены кривые накопления и возврата деформации образца, дополнительно отожженного при 350 С. Видно, что величина обратимого формоизменения (Ьу) в результате отжига увеличилась с 2,3 до 3,2%.

Кривые показывают четко выраженную двухстадийность процесса. На первой стадии гистерезис равен 7 С, на второй — 70 С.

При термоциклировании в интервале только перво о мзртенситного превращения, т.е. при охлаждении до -60 С и нагреве до 80 С накопление и возврат до 1,5% деформации происходит практически без гистерезиса (фиг, 3).

Результаты испьпаний образцов, деформированных при разных температурах, на разную величину, после различных температур отжига сведены в таблицу.

697600

Температура деформации, с

Величина ос точной деф мации, % ина эффекта е отжига,%

Величина эффекта до от жига,% гстереэцс в, первале темратур -60—

0 С, С

180

2,3

3,0

3,2

2,8

3,2

0,8

300

1,0

450

1,0

1,2

Пример 2. Влияние отжита на величину недовозврата проверяют на образцах из сплава Ni — 45 вес.% Ti, отожженных при 650 С в течение 16 ч и деформированных íà 20% при 180 С (выше Ак = 100 С) лротягиванием через @ильеры.

Образцы указанных выше размеров помещают в захваты нспьпательной машины. При 4В температуре -180 С подвижный захват закручивают на угол 860, затем снимают нагрузку, образец раскручивают до угла в 800, что соответствует заданию деформации 7%. При последующем нагреве образец раскручивается до 4> угла 50, что соответствует 0,35% остаточной дефоРмации и возвРатУ 6,65% (7возв .) зад ной деформации (гэадан ) (фиг. 4.) Величина возврата деформации, определенная как отноше7возв . ние т =

7эадан. составляет 0,95.

Затем образец отжигают при 350 С 10 мин, помещают в захваты испытательной машины, деформируют при -180 С до 7,7% и нагревают до 120 С. При нагреве возвращалось 7,65% заданной деформации, что соответствует е=0,99.

Значения и, полученные при 300, 400,-500 С имеют ту же величину.

Таким образом,по данным опытной провеЬ . ки предлагаемый способ обработки сплавов на основе TiNi увеличивает эффект обратимого формоизменения, по сравнению с эффектом, полученным только после пластической деформации, в 1,4 — 4 раза, что позволяет снизить процент. брака при изготовлении изделий, так как потребуется меньшая величина предварительной пластической деформации для постижения заданной величины обратимого формоиэменения (мамериалы на основе TiNi, обладают .ограниченной пластичностью); повысить чувствительность термочувствительных элементов приборов и исполнительных устройств.

Эффект, полученный после пластической деформации выше интервала мартенситных превращений, не уменьшается при отжигах до 500 С.

Практическое значение имеет не только сам факт увеличения эффекта, но и его высокая термическая устойчивость (иэделия смогут выдерживать нагрев в процессе эксплуатации до

500 С без понижения своих свойств памяти)

Использование эффекта безгистерезисного обратимого формоизменения, позволяет расширить область применения термочувствителье ее ъаармлудр, е

Фиест

-@g -Щ О Ю

Фие.2

yhhrnewgN. Г

Фиа. f

-И -N д N И дия4ае@м, Г

ЦНИИПИ Заказ 6578/20 Тираж 727 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ных приборов и исполнительных устройств из сплавов на основе ТiNi.

Формула изобретения

Способ обработки сплавов на основе никелид титана, включающий пластическую деформацию сплава выше интервала мартенситного превращения„отличающийся тем, что, с целью увеличения обратимого формоиза

Ю 69 60 р Ю N

Теимротуро, C

Фа.s

697600 8 менения и степени восстановления формы при одиовременном уменьшении температурного гистерезиса формоизменения, после деформа ции сплав отжигают при температуре 300 — 500 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 449105, кл. С 22 F 1/00, 1974.

1р 2, Авторское свидетельство СССР N 501113, кл. С 22 F 1/00, 1976,