Способ обработки сплавов на основе никелид титана Советский патент 1979 года по МПК C22F1/10 C22F1/18 C22K1/00 

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛВД ТИТАНА

Изобретение относится к способам обработки материалов с обратимыми фазоввтми превращениями мартенситного типа, обладающих свойством формоизменения, 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 неразъелдаьгх соединений трубопроводов,герметизации объектов Известны материалы на основе никелид титана, (Т i Ni), обладающие зффек:том формоизменения, который заключается в том, что охлажде НЬш ниже температуры мартенситного превращения и деформированный сплав при последующем нагреве выше интервала мартенситного превращения восстанавлгшает 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 Ni, в котором систематаческая и обратимая деформация сплава при реализации мартенситных превратенш1 при охлаждетши и нагреве дост1 гается тем, что материал р процессе термоциклирования находится под постоянно действующим внеишим напряжением 1. Известен также способ стабилизации эффекта обратимого формоизменения материалов, в котором обратимое формоизменение материала при последовательном осуществлении циклов охлаждение-нагрев без действия вне цнего 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 при охлаждении и восстанавливать первоначальную форму при нагреве. Эффект повторяется многократнопри последующих циклах охлаждениеHari-iea через интергзал мартенситных превращений 2. Недостатки известного способа заключаются в том, что обратимое формоизменение при наг ве и охлаясдении происходит с болылим темпе ратурным гистерезисом в 30-50°С; мала максимально достижимая величина обратимой деформации, например, после пластической дефор мации при 180° С щ 6% она составляет 2,3%. Цель изобретения - увеличение обратимого формоизменения, сужение температурного гисте резиса при формоизменении, увеличение степен восстановления формы при эффекте необратим го формоизменения. Указагдаая цель достигается тем, .что предварительно пластически деформированный выше интервала маргенситного превращения материал дополажгально отжигают при 300 500°С. Отжиг предвари1ельнр пластически деформир вашюго материала приводит к разделению температзфных интервалов двух мартенситных пре вращений в сплавах на основе NiNi. Первое (протекгаюнее при более высоких температурах превраа ение пракгачески безгистерезисное. Реализующееся при. дальнейи1ем охлаждении преБрагцение имеет гистерезис в 30-50°. Соответственно, в температурном интервале первого npeBpaTLtennjr реализуется безгистерезисный эффект обратимого формоизменения; в температурном интервале второго превращения реализуетс.я эффект обратимого формоизменения с гистерезисом в30-70°С. При последовательном осугцествлен1га обоих превращений увеличивается общий .эффект обратимого формоизменения. На фиг. 1 изображены кривые накопления лри 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 отохокенном при 350°С, охлаждение и проведены в чнтервале температур первого мартенситного превращения; на фиг. 4 -- кривая возврата деформации образца после предварительной пластической обработки при + 180° С при его нагреве от температуры деформации разной на фиг. 5 то же, образец после дополнительного отжига при 350°с. Пример I. Влияние отжига на увеличение обратимого формоизменения и уменьиюние гистерезиса изучают на образцах, изготовленных из сплава никеля с 44 вес.% титана в виде сплошного цилиндра диаметром 1 мм и рабочей длиной 50 мм (обшая длина 70 мм). Образец помещают одним концом в неподвижный захват испытательной машины. Второй конец образца помещают в подвижный захват, который сочленен с измерительной системой и нагружающим устройством. Подвижный захват закручивают на угол 960° при 180°С (выше АК 40°С). После разгрузки захват раскручивают до угла 720°, что соответствует 6,3% остаточной деформащм образца. При последующем охлаждении до -170° С образец самопроизвольно дополнительно раскручивается на угол 250°, что соответствует накопле1шю образцом деформации 2,3% (фиг. J, кривая 1). При нагреве до 80°С (выще АК 40°С) образец закручивается в обратную сторону на угол 250°, т.е. возвращает полностью накопленную при охлаждении д форма1и1ю (фиг. 1, кр1шая 2). Таким образом, после предварительной пластической деформации достигается эффект обратимого формоизменения в 2,3%, который сохраняется при последуюшгих циклах охлаждениенагрев. После указанной обработки образцы отжигают при 300-500° С в течение 10 мин и затем снимают описанной вьппе методикой кривые накопления деформации при охлаждении образца ниже Mjj и возврата деформации при нагреве вьщю АН. На фиг. 2 приведены кривые накопления и возврата деформации образца, дополнительно отожженного при 350°С. Виш{о, что величина обратимого формоизменения (Дт) в результате отжига увеличилась с 2,3 до 3,2%. Кривые показьшают четко выраженную двухстадийность процесса. На первой ста;:щи гистерезис равен 7°С, на второй - 70°С. При термодиклировании в интервале только первою мартенситного превращения, т.е. при охлаждении до -60°С и нагреве до 80°С накопление и возврат до 1,5% деформагуш происходит практически без гистерезиса (фиг. 3). Результаты испытаний образцов, деформированных при разных температурах, на разную величину, после различ1 ых температур отжи1-а сведены в таблицу.

180

2,3

г

0,8

3,2

70

2,8

03 П р и.м е р 2. Влияние отжига на величину недовозврата проверяют на образцах из сплава Ni - 45 вес.% Ti, отожженных при 650 С в течение 16 ч и деформированных на 20% при 180°С (выше АК 100°С) протягиванием через фильеры. Образцы указанных выше размеров помешают в захваты испытательной машины. При температуре -180° С подвижный захват закручивают на угол 860°, затем снимают нагрзгзку образец раскручивают до угла в 800°, что соответствует заданию деформации 7%. При после дующем нагреве образец раскручивается до угла 50°, что соответствует 0,35% остаточной деформации и возврату 6,65% (Твозвр.) заданной деформации (Тзадан.) (фиг. 4.) Величина возврата деформации, определенная как отноше Твозвр. ние т) составляет 0,95. Узадан. Затем образец отжигают при 350°С 10 tarn, помещают в захваты испытательной машины, деформируют при -180°С до 7,7% и нагревают до 120°С. При нагреве возвращалось 7,65% заданной деформации, чю соответствует ,99. Значения rj, полученные при 300, 400,-500 С имеют ту же величину.

3,0

3,2 2,8

1,0

1,2 1,5 1,1

1,0

«

5

«90 «20 60 0 60 f20

Температура, С АаЛ

-ISS -120 -№ О № КО ,f