Способ инициирования фазового превращения в сплавах на основе Т @ N @ Советский патент 1990 года по МПК B01J3/08 

Изобретение относится к физическому материаловедению и может быть использовано при обработке изделий из сплавов на основе TiNi.

Цель изобретения - расширение области практического использования сплавов системы TiNi.

Сущность способа заключается в том, что сплавы системы TiNi имеющие фазовое превращение мартенситного типа, подвергают воздействию импульса проникающего излучения при температуре Т окружающей среды либо при температурах эксплуатации изделий из них более высоких, чем температура Тпр прямого мартенситного превращения, либо более низких, чем температура Тпр обратного превращения, вызывая протекание превращения благодаря выбору средней плотности потока энергии

Е и длительности импульса -Г из условия

V О

Q+fC(Tnp-T)(Tnrt-T),

где Q - скрытая удельная теплота мартенситного превращения; о- плотность; С - теплоемкость сплава; Т„л - температура его плавления; R0 - эффективный пробег частиц излучения в сплаве.

В качестве проникающего излучения можно использовать импульсные потоки заряженных частиц, нейтронов, гамма и рентгеновского излучения, производя, облучение сплавов на основе TiNi с температурой обратного мартенситного превращения (МП) выие температуры среды на 0-100°К и температурой прямого МП ниже температуры среды на 0-20°К.

01

00 00

со со

Интервалы температур МП относительно температуры среды установлены Экспериментально. При температурах обратного МП на 100 и более градусов выше и прямого МП на 20 и более градусов ниже температуры среды мартен- ситное превращение не удавалось вызвать при увеличении плотности потока энергии частиц вплоть до величины, г}ри которых материал плавится „

Приведенное соотношение включает следующие параметры: ЕС/К0 - средняя удельная энергия, выделяемая прони- каю0{им излучением в слое материала олщины RO; (T np-T) - минимальная дельная тепловая энергия, необходи- Йая для совершения мартенситного пре- йращения;рС(ТВЛ-Т) - удельная тепловая энергия, требуемая для расплавле- Йия материала, и смысл его состоит Ј том, что среднее значение удельной Тепловой энергии, выделяемой прони- Кающим излучением в материале, долж- Йо быть большим минимальной энергии, Необходимой для совершения МП, и Меньшим тепловой энергии, приводящей к расплавлению материала. При этом фазовое превращение при импульсном воздействии обусловливается совокупным действием как теплового фронта, так и возникающей при этом ударной волны.

Воздействие на материал импульса |проникающего излучения позволяет за меньшее время, чем при традиционном поверхностном нагреве, внести в материал энергию, необходимую для фазового превращения. Кроме того, применяя диафрагмы или фокусирующие устройства, можно пространственно локализовать импульсное воздействие, На основании этих фактов могут работать различные устройства, что и расширяет область применения сплавов на основе TiNi.

Способ инициирования фазового перехода аустенит мартенсит в сплаве TiNi осуществлялся путем воздействия на материал пучком релятивистских электронов, образуемых сильноточным импульсным ускорителем ГИН-400, длительность электронного импульса 12 не, средняя энергия электронов 0,2 МэВ, в экспериментах варьировали плотность потока энергии Е„ Облучению подвергали пластинки из TiNi размером мм с концентрацией никеля 49,3 и 50,6%, находящиеся при

комнатной температуре в мартенситном и аустенитном состояниях соответственно.

Неравенство, которому должен удовлетворять выбор Ё и С, в рассматриваемом случае выгляди- следующим образом:

&

5170

Дж см3

Для проверки его справедливости проведен ряд экспериментов, результаты которых сведены в таблицу.

25

ласти облучения расплавились

0

5

0

5

0

5

После облучения на рентгенограммах появились в экспериментах 2-4 на сплаве Tij-o, аустенитные пики, а в сплаве Ti49i4Ni50it - мартенситные пики, что свидетельствует о фазовом переходе.

Эксперименты 4 и 5 приведены на ускорителе релятивистских электронов Тонус. Здесь при той же длительности импульса средняя энергия электронов составляла 1,5 МэВ.

Время воздействия на материал в рассматриваемых случаях равняется длительности импульса не.

Формула изобретения

Способ инициирования фазового превращения в сплавах на основе TiNi, включающий внешнее воздействие, о т- личающийся тем, что, с целью осуществления возможности локализации области фазового превращения в изделиях из сплавов системы TiNi, воздействие на выбранную область осуществляют посредством импульса проникающего излучения со средней плотностью потока энергии Е и длительностью Ј, удовлетворяющими соотношению

V Е

Q+fCCTnp-Tb | f с(тпл-т),

Ко

1

где Q - скрытая удельная теплота мартенситного превращения сплава;

5 15389196

f - плотность;пература плавления и темпераС - теплоемкость;тура сплава во время воздейТпр ,тпл ствия импульса;

Т - температуры мартенгитногоRO эЛЛективный пробег частиц изпреврацения сплава, его тем-лучения в сплаве.

Изобретение относится к области физического материаловедения и может быть использовано при отработке изделий из сплавов на основе TINI. Целью изобретения является расширение области применения сплавов на основе TINI. Способ осуществляется путем воздействия на сплав на основе TINI импульса проникающего излучения со средней плотностью потока энергии частиц E и длительностью Τ, удовлетворяющими соотношению: Q + ρ C (T_пр - T) *98 E Τ/R_о *98 ρ C (T_пл -T), где Q-скрытая удельная теплота мартенситного превращения материала, ρ - плотность, C - теплоемкость, T_пр, T_пл, T - температуры превращения, плавления и окружающей среды соответственно, R_о - эффективный пробег частиц излучения в сплаве. 1 табл.