Сплав на основе меди с эффектом памяти формы Советский патент 1991 года по МПК C22C9/01 

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам с эффектом памяти формы, и может быть использовано для производства термочувствительных элементов (ГЧЭ).

Цель изобретения - повышение области температур мартенситных переходов и циклической прочности.

Известный сплав, содержащий медь, алюминий, железо, дополнительно содержит титан, ванадий и хром при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий 8,0 - 10,6; железо 1,5 - 4,5; титан 1 - 6; ванадий 1,5 - 4,5; хром 0,3 - 1,6; медь остальное.

Введение алюминия в пределах 8,0- 10,6% обеспечивает повышение температуры мартенситного перехода в среднем на 200-250°С, при этом достигается высокая пластичность сплава в состоянии исходной / -фазы. Введение алюминия менее 8% приводит к повышению хрупкости сплава, а уве- личение его более 10,6% снижает температуру мартенситного перехода на 180-200°С. Введение титана в пределах 1 - 6% повышает циклическую прочность сплава и стабилизируют амплитуду при обратном формоизменении, ТЧЭ в условиях работы, связанных с нагревом его тлеющим разрядом. Это связано с тем, что процесс распада метастабильных фаз мартенситного типа находится в прямой зависимости от содержания в сплаве титанового мартенсита. При концентрации титана менее 1 % в сплаве наблюдается относительно быстрый распад р -фазы через стадию обратного мартенситного превращения на этапе термообработки сплава, а при концентрации титана более 6% резко уменьшается обратимость формоизменения. При это.м основным препятствием для обратимости является развитие конкурирующих высокотемпературных релаксационных процессов, возникающих при термоциклировании термочувствительного элемента (ТЧЭ) через высокотемпературный интервал мартенситного превращения. Причина такого поведения титана в сплаве может быть связана также с тем, что при превышении концентрации титана микропластическая деформация в ТЧЭ, обусловленная межфазными напряжениями, протекает в весьма специ-г

Ј

Os ЧЭ

О

фических формах, например путем образования различных межфазных прослоек, которые приводят к неоднородному накоплению и последующему неоднородному распределению избыточной энергии на различных участках ТЧЭ. Дале в случаях рекристаллизации реальное измельчение зе- ренной структуры не наблюдается, поскольку при увеличении концентрации титана в сплаве в процессе термической обработки имеет место миграция отдельных участков границ /9-зерен.

Введение в сплав ванадия в пределах 1,5-4,5% повышает термическую устойчивость сплава при высокотемпературном режиме работы ТЧЭ, а также обеспечивает повышение сопротивления усталости ТЧЭ при многократных тепловых деформациях. При этом рекомендуется вводить ванадий в виде лигатуры с железом (феррованадий) для обеспечения одновременного эффекта раскисления жидкого металла, что в свою очередь способствует формированию мелкозернистой структуры сплава. Введение ванадия менее 1,5% вызывает рост размеров зерен в процессе изготовления ТЧЭ, что приводит к появлению трещин и повреждению материала, а введение ванадия более 4,5% вызывает появление в сплаве большого числа карбидообразующих элементов, существенно снижающих термомёханические свойства изготовленных ТЧЭ.

Введение хрома в пределах 0,3 - 1,6% обеспечивает повышение статической усталости сплава, а также улучшает сочетание прочностных и пластических свойств материала по сравнению с известным способом. Кроме того, в условиях действия тлеющего разряда (как источника нагрева ТЧЭ) указанное количество хрома обеспечивает достаточную стойкость сплава против окисления и эрозии. Введение хрома менее 0,3% снижает статическую усталость сплава, что приводит к затуханию амплитуды перемещения при обратном формоизменении ТЧЭ, а содержание хрома более 1,6% не обеспечивает его полной растворимости в расплаве, что приводит к появлению трещин в ТЧЭ, источником которых являются микронеоднородности сплава.

Выполнение сплавов в заявленных пределах обеспечивает повышение температуры мартенситных переходов и позволяет стабилизировать амплитуду обратимого формоизменения ТЧЭ.

П р и м е р. Из литых образцов сплавов составов, приведенных в таблице, вырезают пластинки размером 0,3 х 2,5 х 30 мм, каждой из которых предварительно придают обратимую память формы, Испытания

свойств проводят на установке, обеспечивающей трехточечный изгиб образцов. С помощью груза Р (разновесы) образец нагружают в центральной части третьей подвижной опорой, связанной с указанной нитью. В качестве датчика перемещения служит индукционный преобразователь, сердечник которого располагается непосредственно на свободном конце указанной

0 нити. На первичную обмотку индукционного датчика подают опорное напряжение 15В с частотой 2000 Гц, снимаемое со звукового генератора. После выпрямления и компенсации постоянной составляющей звуковой

5 сигнал, пропорциональный величине перемещения сердечника, поступает на вход одной из координат двухкоординатного самописца типа ПДС-021 М, на второй вход которого подают электрический сигнал от

0 термопары хромельалюмель, спай которой приваривают точечной сваркой непосредственно к поверхности образца. Нагрев осуществляют малоинерционной печью электросопротивления, расположенной

5 вблизи образца. Величина прогиба образца пропорциональна квадрату расстояния между опорами. Максимальные напряжения ( Омах), возникающие в образце в точке приложения груза Р (т.е. в том сечении, в

0 котором по данной схеме нагружения изгибающий момент максимальный), определяют по формуле

„ „P-L/B-H

Омах - л / -гг ,

5 где L - расстояние между опорами (L 20 мм);

В и Н - ширина и толщина поперечного сечения образца.

Все испытуемые образцы нагревают до 0 температуры на 30 - 50°С выше температуры Ак и охлаждают до температуры 21 - 25°С. Количество термоциклов регистрируют при помощи счетчика.

Результаты проверки приведены в таб- 5 лице.

Сплав имеет температуры фазового перехода в интервале 200 - 600°С и способен выдержать 11-12 тыс. термоциклов до разрушения при нагрузке 2 кг/мм2. 0 Формула изобретения

Сплав на основе меди с эффектом памяти формы, содержащий алюминий, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения области температур мартенсит- 5 ных переходов и циклической прочности, он дополнительно содержит титан, ванадий и хром при следующем соотношении компо- нентов,мас.%:

Алюминий8,0- 10,6

Железо1,5-4,5

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам с эффектом памяти формы, и может быть использовано для производства термочувствительных элементов. Цель изобретения - повышение области температур мартенситных переходов и повышение циклической прочности. Сплав содержит, мас.%: алюминий 8,0-10,6; железо 1,5 - 4,5; титан 1,0 - 6,0; ванадий 1,5 - 4,5; хром 0,3 - 1,6; медь остальное. Сплав имеет температуры фазового перехода в интервале 200 - 600 С и способен выдержать 11-12 тыс. термоциклов до разрушения при нагрузке 2 кг/мм2. 1 табл.