Способ тнрмической обработки микропроволоки из сплавов на никелевой основе для тензорезисторов Советский патент 1981 года по МПК C22F1/10 

.-Такое поведение является следстви.е,м специфического влияния на электри.ческие свойства жаропрочных сплавов на никелевой основе процессов распада и упорядочения при.проведении закалки и старения по известным рекомендациям.

С целью ролучения термокомпенсйро.ванной температурной.зависимости электросопротивления тензорезисторов при измерении напряжений и деформаций материалов с различным температурным коэффициентом расширения, предлагается способ термической обработки микропроволоки из сплавов на никелевой основе, отличием которого является проведение охлаждения в процессе закалки в диапазоне температур 1200 .400с со скоростью 1.5 - 700 град/с.

При проведении термической обработки по предлагаемому способу предусматривается выполнение следующих операцирТ::

1/ нагрев в проходных печах до температур 1300 -- 1200с и последующее охлаждение ее со скоростью 15 700°С /с в диапазоне температур 1200400°С: допускается проведение операций нагрева и охлаяодения двукратно в случае, если температура нагрева составляет 980 - 900°С:

2/ старение при температуре 550°С в течение О - 24 45

3/ старение при температуре 450°С в течение 100 - 150 ч.

Варьирование скорости охлаждения в пределах 15 - 700°С/с в указанном диапазоне температур после нагрева к температурам закалки позволяет обеспечивать вьщеление избыточной фазы в различных количествах и различного размера, что оказывает определяющее влияние на возможность получения при последующем старении термокомпенсированной температурной зависимости электросопротивления тензорезистров независимо от величины температурного коэффициента расщирения испытываемого материала, В процессе охлаждения микропроволоки из жаропрочных сплавов.на никелевой основе с регулируемой скоростью имеет место образование как небольшого количества относительно крупных выделений избыточной -фазы (размером более 50 jf) в диапазоне температур, близких к температуре ее растворимости (составляющей; например, для сплава ЭЙ 617 ) , так и большого количества мелкодисперсных выделений (зон) при пониженных температурах (400 - ) . С-форг«1 рованная притаком охлаждении разноразмернЬсть выделений избыточной фазы сохраняется при последующем ста. рении, что и обеспечивает линейность температурной зависимости электросопротивления в .области 20 - 450®С для различных по величине изнаку 3j-ia4eний .

Диапазон, в котором регулируется скорость охлаждения, ограничен температурой 400°С, поскольку при более низких температурах процессы распада протекают для жаропрочных сплавов на никелевой основе весьма замедленно.

Расширение области возможных температур нагрева под закалку от температуры 1000 - 1200 С, рекомендованной в известном способе,до 900-1200с произведено в соответствии с тем, чт при охлаждении с регулируемой скоростью от температур 900 - 1000°С также возможно получение припоследующем старении величин {Ь , подходящих для испытания некоторых конструкционных материалов (в частности, имеющих температурный коэффициент расширения 13 X 10- - 27 X 10- i/с) .

При фиксированной температуре нагрева под закалку количество и размеры выделяющейся при охлаждении избыточной -фазьт, а следовательно, и величины fbg жаропрочных сплавов на никелевой основе увеличивгиотся при уменьшении скорости охлаждения. Для принятых в настоящее время температур под закалку 1000 - 1200 С скорость охлаждения должна составлять менее 45°С/с в случае, если требуется пол чение после старения величин в области 20-450°с, равных + 7 X или более. При понийсении температуры нагрева под закалку до 980 - 900°С и при проведении двукратной операции закалки можно получить требуемые положительные зигаченяк fbg после старения при охлаждении микропроволоки в процессе за салки со скоростью более 45°С/с, что весьма выгодно с технологической точки зрения.

Повторение закалки от температур 980 - 900°С в течение трех и более раз необязательно, поскольку предельные требуе.але положительные значения fig достигаются узке после двукратной закалки. Предлагаемый способ термической обработки микропроволоки из жаропрочных сплавов на никелевой основе обеспечивает варьирование величины и знака.температурного коэффициента электросопротивления микропроволоки при сохранении линейности, стабильности и восггроизводимости электрических характеристик в области 20 - , Это позволяет получат в даннЬй температурной области термоконпенсированную температурную зависимость электросопротивления тензорезнсторов с однородным чуйствктельHbiNi элементог 1 из жаропрочных сплавов прм испытании материалов с различным температурным коэффициентом расширения. Существенно, что для проведения Таких испытаний не требуется компенсации температурного прираиения электросопротивления с помощью специапьных схем или термометрировання, поскольку максимальное фнктквное напряжение весьма незначительно и может быть заранее учтено расчетным путем Это значительно упрощает, удешевляет испытания, повышает точность измере ний и обеспечивает возможность их проведения для тонкостенных конструк ций при наличии резкого градиента температур деталей. Предлагаемый способ термической обработки был опробован на промышлен ной партии микропроволокр диаметром 0,03 мм из типичного жаропрочного сплава типа ЭЙ 617 состава вес.% Ni+14,98 Сг + 5,50 W 4- 3,57 Мо + , V+ + ,96А1 +0,07С+ , О, 0058+0 , 015 На чертеже дан график зависимости температурного приращения электросоп лк ротивления(от режима термичес кой обработки (1),где кривые имеют следующее значения: 1- закалка от температуры 980°С со скоростью .охлаждения , затем повторная зака7П а от температуры 900°С со скоростью охлаждения 33 С/с, последующее старе-ние при 550°С в течение 4 ч. и пр 450°С в течение 124 ч, со кращенное обозначение 980 (700) + 900 (33) + 550 (4) + 450 (124) : 2- те же параметры, сокращенное обозначение 980 (700) + 900 (33) + 450 (124): 3- го же 1200 (15) + 450 (124): 4- то же 1100. (15) + 550 (4) + 450 (124): 5- то же 980 (700) -f 950 (137)+ 450 (124): 6- то же 980 (700 + 950 (36) + 550 . (4) + 450 (124): 7- то же 1100 (46) + 450 (124) ; 8- то же 1100 (52) + 450 (124)j 9- то же 1100 (88) + 450 (124): 10-то же 950 (137) + 450 (124); 11-то же 980 (145) +450 (124); 12-то же 950 (137) +550 (4) + 4-50 (124); 13-то же 1200 (175) + 550 (4) + 450 (124); 14..- то же 1100 (700) + 550 (4) + 450 (124); 15- то же 1100 (175) + 550 (24) + 450 (124) . Закалке подвергалась микропроволо ка из сплава ЭЙ 617 диаметром 0,08мм в нагартованном состоянии после холо ной протяжки от диаметра 0,06 мм. Операция нагрева микропроволоки под закалку производилась на воздухе, в среде аргона или водорода, в стандар тных печах сопротивления типа СУОЛ ОД5, 2/12 .МР мощностью 950 Вт,длиной 0,2 м. Перепад температуры в печн от центра к краю поддерживался в процессе закалки постоянным с гюмоиь злектропного потенциометра типа . ЗПВ 2 11Л. Колебания тэмператуDh5 в. процессе закалки составляли н центре печи + 1 - 2 С, на торце + 10° С. Микропроволока перемещалась через печь с помощью универсального электродвигателя типа МУН-2.Скорость перемотки, а следовательно, и бкорость охлаждения при закалке регулировались авт-отрансформатором ЛАТР-1М. Старение №1кропроволоки производилось на катушках из нержавеющей стали аустенитн.ого класса в печах сопротивления на воздухе. Температура старения регулировалась, автоматически с помощью электронных потенциометров ЭПВ - 2 - 11 А с точностью + 1 - . Температурную зависимость электросопротивления измеряли на воздухе как для образцов свободной микропроволоки, из сплава ЭЙ 617, так и для тензорезисторов с чувствительным элементом из сплава ЭЙ 617. Скорость нагрева при проведении опытов составляла . Электросопротивление свободной микропроволоки измерялось методом двойного моста. -г- (t) зависимости тензорезисторов измерялись с помощью электронного измерителя ЭЙД - 3. Наклейка тензорезисторов на испытываемые детали производилась с помощью термоцемента типа В- 58. С помощью предлагаемого способа термической обработки, заключающегося в охлаждении от температур 1200-900 0 с регулируемой в пределах 15-700 с/с скоростью и пocлeдyющe старении при температурах 550 - , возможно получение линейных --г- (t) зависимостей с различными по величине и знаку значениями fia Диапазон получаetvttjx значений Рэ ..колеблется от + 41,8 X 10 (кривая 1) до - 35,6 X 10 1/°С (кривая 15). Это позволяет получать при применении сплава ЭЙ 617 в качестве чувствительного элемента термокомпе-нсированную в области 20 - 450 С температурную зависимость электросопротивления тензорезисторов при испытании материалов с тe mepaтypным коэффициентом расширения от - 8,9 х 10° + 27,8 X 10 . Такой широкий диапа зон соблюдения условия термокомпенсации позволяет испытать с помощью тенэорезисторов с чувствительным элементом нз .сплава ЭЙ 617 все применяемые в настоящее время в машиностроении и авиации металлы и сплавы. Формула изобретения Способ термической обработки микопроволоки из сплавов на никелевой снове для тензорезисторов,включаюий закалку и последующее старение,, тличающийся тем, что, целью получения в области тег-шератур 20 - 450 С термокомпенсированной температурной зависимости ,электросопротивления тензорезисторов при измерении напряжений и деформаций материалов с различным температурным коэффициентом расширения, охлаждение в процессе закалки в диапазоне тем-ператур 1200 - 400 С производят со скоростью 15 - 700°СУс.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство 5 357264, кл, F 22 С 1/10, 1971.