DE2459636A1

DE2459636A1 - Verfahren zur verbesserung der zugfestigkeit und cyclischen kriechbestaendigkeit einer martensitischen titan-nickel- legierung und das dabei erhaltene produkt

Info

Publication number: DE2459636A1
Application number: DE19742459636
Authority: DE
Inventors: Joel Phillip Clark
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1974-12-17
Publication date: 1975-07-31
Also published as: NL7415844A; GB1461202A; IT1024484B; FR2255389A1; JPS50116324A; DK651074A; SE7415846L; ES432572A1; DE2459636B2; FR2255389B1; US3953253A

Description

Texas Instruments Incorporated
13500 North Central Expressway
Dallas, Texas, V.St.A.

Unser Zeichen: T 1699

Verfahren zur Verbesserung der Zugfestigkeit und cyclischen Kriechbeständigkeit einer martensitischen Titan-Nickel-Legierung und das dabei erhaltene Produkt

Die Erfindung betrifft allgemein martensitische Speicherlegierungen; sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Glühen von martensitischen Nickel-Titan-Legierungen, um deren Zugfestigkeit und deren Fähigkeit, während des Gebrauchs ihre ursprünglichen Eigenschaften beizubehalten, wesentlich zu verbessern.

Es wurde bereits gezeigt, daß Nickel-Titan-Legierungen, in , denen die beiden Elemente in etwa dem gleichen Molverhältnis enthalten sind, martensitische .Speichereigenschaften aufweisen, welche sie höchst nützlich für Kontrolleinrichtungen (Regeleinrichtungen) und andere Einrichtungen machen-, bei denen eine Temperaturregulierung erwünscht ist. Y/.enn eine Legierung, die etwa der Formel NiTi entspricht, unter Spannung gesetzt

Dr.Hn/Ju

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(beansprucht) wird, tritt innerhalb eines verhältnismäßig engen Temperaturbereiches eine martensitisehe Phasenumwandlung auf, die eine Dimensionsänderung zur Folge hat. Diese Dimensionsänderung ist negativ in bezug auf die Temperatur. Wenn ein JUiTi-Draht unter Zugspannung gesetzt und von einer Temperatur oberhalb des martensitischen Umwandlungsbereiches heruntergekühlt wird, dehnt er sich, wenn ein kritischer Temperaturbereich erreicht wird. Umgekehrt verkürzt er sich innerhalb eines Temperaturbereiches in dem die Phasenumwandlung umgekehrt wird, wenn der Draht von einer Temperatur unterhalb des martensitischen Bereiches erhitzt wird. Bei einer solchen cyclischen Wärmebearbeitung des Drahtes tritt ein Hysteresiseffekt insofern auf, als der Hauptanteil der Rückumwandlung innerhalb eines Temperaturbereiches auftritt, der.etwas höher als die Temperaturen liegt, bei denen der Hauptanteil der Dehnung auftritt. Dieses Phänomen wird durch die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die mit der Dehnung verbundene Phasenunnvandlung ist begleitet von einer Wärmeenergieabgabe und die Rückumwandlung (umgekehrte Umwandlung) ist begleitet von einer Wärmeabsorption. ·

Wegen ihrer einzigartigen Eigenschaft der Dehnung und umgekehrten Verkürzung über einen verhältnismäßig schmalen Temperaturbereich haben martensitische Speicherlegierungen, wie z.B. Nicke1-Titan-Legierungen, Anwendung gefunden als thermostatische Elemente in Regel- bzw. Kontrolleinrichtungen und als Mittel für die Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie in Einrichtungen zur Durchführung von mechanischer Arbeit. Wenn die Legierung beispielsweise in Form eines dünnen Drahtes vorliegt, kann sie sehr schnell erhitzt oder abgekühlt werden, wodurch scharfe Dimensionsänderungen hervorgerufen werden. Die praktische "Verwendbarkeit einer solchen Vorrichtung wird verbessert durch das Ausmaß dieser Dimensionsänderung. Die martensitische Dehnungsaktivität dieser"Legierungen, definiert . als das Verhältnis der Längenänderung zur Länge (AL/L), ausge-

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drückt in %, liegt innerhalb des Bereiches von 2 bis 6 %.

Die Brauchbarkeit von Nickel-Titan-Legierungen war bisher jedoch begrenzt durch bestimmte nachteilige Eigenschaften. Es wurde nun beobachtet, daß beispielsweise dann, wenn ein Ni.ckel-Titan-Element einer Reihe von Temperatürcyclen um seinen martensitischen Umwandlungsbereich herum unterworfen wird, es nicht vollständig zu seiner ursprünglichen Dimension zurückkehrt, sondern statt dessen sich mit federn Cyclus allmählich dehnt oder entspannt. Dieses Phänomen, das nachfolgend als cyclisches Kriechen bezeichnet wird und das in der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen erläutert wird, ist ein schwerwie-' gendes Hindernis für die praktische Verwendung der Hickel-TitanLegierung.

Ein weiteres Problem, das bei den Nickel-Titan-Legierungen auftritt, resultiert aus der Tatsache, daß ihre martensitische Übergangstemperatur in der Regel in der Nähe von Raumtemperatur liegt. Die Folge davon ist, daß die Legierung Phasenumwandlungen und den daraus resultierenden Dehnungen und Verkürzungen nur durch Änderungen der Umgebung unterliegen kann. Dieses Charakteristikum ist offensichtlich nachteilig bei der Verwendung von Hickel-Titan-Legierungen in Regelbetätigungseinrichtungen, die auf andere Variable als die Umgebungstemperatur ansprechen.

Die Umwandlungstemperatur der Fickel-Titan-Legierungen kann durch die Höhe der Spannung, unter welche die Legierungen gesetzt werden, geändert werden. So können beispielsweise dann, wenn ein Nickel-Titan-Draht unter eine verhältnismäßig hohe Spannung (Zugspannung) gesetzt wird, die Temperaturen, bei denen die Phasenumwandlung auftritt, um bis zu- 7O°C erhöht werden. Die Durchführbarkeit der Erzielung einer solchen wesentlichen. Erhöhung der Betriebstemperatur einer Nickel-TitanLegierung kann jedoch ernsthaft begrenzt sein durch die Zugfestigkeit der Legierung selbst. Selbst wenn die Spannung

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(Beanspruchung) nicht ausreicht, um zu bewirken, daß die Legierung sich dehnt oder bricht, unterliegen darüber hinaus die ITiTi-Legierungen bei erhöhter Temperatur einem Kriechen. Dieses Kriechen beeinflußt natürlich nachteilig die Dimensionsbeständigkeit unabhängig von dem cyclischen Kriechen oder der fortschreitenden Dehnung durch die thermische cyclische Bearbeitung .

Es besteht daher in der Praxis ein Bedarf nach Verfahren zum Stabilisieren von martensitischen ITickel-Titan-Legierungen gegenüber einer zunehmenden Dehnung oder Relaxation (Entspannung) und nach einer Erhöhung ihrer Zugfestigkeit und ihrer cyclischen Kriechbeständigkeit (Dauerstandfestigkeit), so daß sie unter hohe Spannungen gesetzt und unter Bedingungen verwendet werden können, bei denen sie auf beträchtlich höhere Temperaturen ansprechen. Es wurden bereits Anstrengungen unternommen, um diese Bedingungen zu erfüllen. So ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 652 969 ein Verfahren beschrieben, bei dem die Nickel-Titan-Legierung wiederholt einer cyclischen Behandlung innerhalb ihres kritischen Temperaturbereiches unterzogen wird, während sie unter einer Spannung gehalten wird, die wesentlich größer ist als die Spannung, die bei der simulierten praktischen Verwendung auf sie einwirken wird. Obgleich dieses Verfahren sich als brauchbar zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit einer Nickel-Titan-Legierungsvorrichtung und zur Verhinderung einer Entspannung (Relaxation) während des Gebrauchs erwiesen hat, wird dadurch keine Verbesserung der Zugfestigkeit erzielt.

In der US-Patentschrift 3 594· 239 ist ein Verfahren beschrieben, das ebenfalls darauf gerichtet ist, die Entspannung (Relaxation) von martensitischen Speicherlegierungen während ihrer Verwendung minimal zu halten. Dieses Verfahren umfaßt das Glühen der Legierung bei 650 bis 700⁰C und das langsame Abkühlen derselben auf eine Temperatur unterhalb derjenigen, bei der sie einer thermischen cyclischen Behandlung unterworfen wird. Darin ist auch

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eine weitere Stufe der thermischen cyclischen Behandlung sswischen der oberen kritischen Temperatur grenze und der unteren kritischen Temperaturgrenze zur Erhöhung des maximalen Widerstandsfähigkeitswertes in dem martensitischen Bereich erörtert; das Anlegen einer Spannung während dieser Stufe, wie in der US-Patentschrift 3 652 969 angegeben, wird darin jedoch nicht vorgeschlagen. Wie die zuletzt genannte US-Patentschrift betrifft auch die US-Patentschrift 3 594- 239 in erster Linie die Vermeidung der Entspannung (Relaxation), die aus der thermischen cyclischen Bearbeitung resultiert, und obgleich darin der Wert der Anlegung einer Spannung zur Erhöhung der Temperatur, bei der die martensitische Umwandlung erfolgt, erkannt worden ist, betrifft diese Patentschrift nicht die Erhöhung der Zugfestigkeit, um die Spannung (Beanspruchung), die angewendet werden kann, maximal zu halten.

Andere Patentschriften, wie z.B. die US-Patentschrift 3 351 463, betreffen zwar die Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Nickel-Titan-Legierungen, sie befassen sich jedoch nicht mit dem Problem der zunehmenden Dehnung durch die thermische cyclische Behandlung. Das in dieser Patentschrift beschriebene Verfahren umfaßt die Bearbeitung der Legierung unterhalb ihrer kritischen Temperatur, in der Regel unter Anwendung von Verfahren, wie sie zur Formgebung und Fabrikation angewendet werden. Die Bearbeitung wird bei diesem Verfahren nach dem Glühen durchgeführt, was einen wesentlichen nachteiligen ' ' Effekt auf die Dehnungsaktivität der Legierung hat.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Behandeln von martensitischen Nickel-'^itan-Speicherlegierungen anzugeben, um sowohl ihre Zugfestigkeit zu verbessern als auch ihre Neigung zum Entspannen (Nachgeben) als Folge einer thermischen cyclischen Bearbeitung zu vermindern. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein solches Ver-

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fahren anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, den Hochtemperatur-Kriechwiderstand (die Hochtemperatur-Dauerstandfestigkeit) von Nickel-Titan-Legierungen zu verbessern. Ziel der Erfindung ist es ferner, eine martensitisehe Nickel-Titan-Speicherlegierung mit einer hohen Beständigkeit gegen Ermüdungsbruch anzugeben. V/eitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Zugfestigkeit und des cyclischen Kriechwiderstandes (der Dauerstandfestigkeit) einer martensitischen Nickel-Titan-Legierung durch Stabilisieren derselben gegen zunehmende Dehnung, wenn sie einer cyclischen Behandlung durch aufeinanderfolgende martensitische Umwandlungen unterworfen wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung unter einer Zugspannung zwischen etwa 2110 und etwa 7030 kg/cm (30 000 bis 100 000 psi) gehalten wird, während sie geglüht wird. Die Glühtemperatur liegt oberhalb einer Temperatur, die als erste Diffusionsphasenumwandlung'stemperatur definiert ist. Die erste Diffusionsphasenumwandlungstemperatur ist die erste Temperatur oberhalb des martensitischen Umwandlungsbereiches, bei der eine negative Neigung der spezifischen elektrischen Widerstands/Temperatur-Kurve, der Legierung auftritt.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine martensitische Nicke1-Titan-SpeicherIegierung, die eine Zugfestigkeit von mindestens etwa 12300 kg/cm (175 000 psi) und eine martensitische Dehnungsaktivität von mindestens etwa 2 % aufweist. Sie ist für mindestens eine Million Cyclen über ihren martensitischen Umwandlungsbereich gegen Ermüdungsbruch beständig, .wenn sie sich unter einer ausreichenden Spannung (Beanspruchung) befindet, so daß ihre Dehnungsaktivität etwa 2 % beträgt.

Die¹ Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die bei-

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liegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Dehnungs-Temperatur-Diagramm, welches die

Arbeitsweise einer martensitischen Speicherlegierung erläutert;

Fig. 2 ein ähnliches Diagramm wie Fig. 1, welches die

progressive (zunehmende) Dehnung einer martensitischen Speicherlegierung aufgrund einer wiederholten cyclischen Behandlung über den martensitischen Umwandlungsbereich erläutert;

Fig. 3 ein spezifisches elektrisches Widerstands-Temperatur-Diagramm, welches die erste Diffusionsphasenumwandlunsstemperatur angibt, oberhalb der die Glühung in dem
erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird, und

Fig. 4 ein Diagramm, in dem die Dehnungsaktivität gegen die Anzahl der Cyclen über den martensitischen Umwandlungsbereich einer Legierung aufgetragen ist, die verschiedenen Kombinationen von Spannungen und einer inneren Widerstandsheizung bei einer Umgebungstemperatur von 25°C unterworfen wird.

Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß die Zugfestigkeit einer martensitischen Nickel-Titan-Legierung wesentlich verbessert (erhöht) werden kann durch Glühen der Legierung unter Spannung bei einer Temperatur, die im Hinblick auf die in der
Legierung auftretende erste Phasenumwandlung so einreguliert (kontrolliert) wird, daß sie oberhalb des martensitischen Umwandlungsbereiches liegt. Durch dieses Spannungs-Glühungs-Verfahren wird eine beträchtliche Ausrichtung sowohl des Korns als auch der Substruktur erzielt. Die Zugfestigkeit von etwa 50 bis etwa 58 Gew.-% Nickel enthaltenden Niekel-Titän-Legierungen an der Streckgrenze wird durch das erfindungsgemäße Glühverfahren bis auf den Bereich von 12300 bis 22900 kg/cm²

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(175 000 bis 325 000 psi) erhöht.

erfolgt

Es ist wichtig, daß das Glühen/bei einer Temperatur oberhalb der ersten Temperatur oberhalb des martensitischen Umwandlungsbereiches, bei der eine Diffusionsphasenumwandlung auftritt. Es wird angenommen, daß die bei dieser Temperatur auftretende Umwandlung eine Umwandlung vom Ordnungs-Unordnungs-Typ ist, obgleich dies noch nicht schlüssig bewiesen werden kann. Ungeachtet der genauen Natur dieser Umwandlung wurde jedoch gefunden, daß die Temperatur, bei der sie auftritt, eine untere Grenze für die Glühtemperatur in dem erfindungsgemäßen Verfahren darstellt.

Das Glühen wird vorzugsweise bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von etwa 50⁰C oberhalb der ersten Diffusionsphasenumwandlung stemperatur durchgeführt. Wenn die Glühtemperatur auf einen Wert oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur erhöht wird, hat die geglühte Legierung die Neigung, eine höhere martensitische Umwandlungstemperatur aufzuweisen, ein Ergebnis, das häufig unerwünscht ist. Andererseits besteht die Neigung, daß die Zugfestigkeit der geglühten Legierung an der Streckgrenze etxvas abnimmt,' wenn die Glühtemperatur erhöht wird. Es wird angenommen, daß 50 C oberhalb der ersten Diffusionsphasenumwandlungstemperatur ein optimales Gleichgewicht zwischen diesen beiden Effekten vorliegt. Diese Temperatur ist jedoch nicht kritisch und es kann ein breiter Temperaturbereich oberhalb der ersten Diffusionsphasenumwandlungstemperatur angewendet werden, wobei ganz zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden.

Die Temperatur, bei der die Bezugsdiffusionsphasenumwandlung stattfindet, variiert innerhalb eines Bereiches von etwa 300 bis etwa 500⁰G, Je nach Zusammensetzung der Nickel-Titan-Legierung. Die Bezugstemperatur für eine spezielle Legierung kann jedoch leicht bestimmt werden an Hand der Beziehung 'zwischen dem spezifischen elektrischen Widerstand der Legierung

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und der Temperatur in dem Bereich der Temperaturen oberhall) des martensitischen Umwandlungsbereiches. Der spezifische elektrische Widerstand ist im allgemeinen eine allmählich zunehmende Funktion der Temperatur in dem. Bereich unmittelbar oberhalb des martensitischen Umwandlungsbereiches. Bei der Temperatur, bei der die erste Diffusionsphasenumwandlung beginnt, tritt jedoch eine scharfe, im wesentlichen.diskontinuierliche Änderung von einer schwach positiven zu einer negativen Neigung der spezifischen Widerstandskurve auf. Oberhalb des ersten Diffusionsphasenumwandlungsbereiches wird die Neigung der spezifischen Widerstands-Temperatur-Kurve wieder positiv, bis eine zweite Diffusionsphasenumwandlung bei etwa 550 bis etwa 700°C auftritt. Dieses Phänomen ist in der Fig. 3 erläutert. . · .

Wegen der hohen Empfindlichkeit der ersten Diffusionsphasenumwandlungstemperatur gegenüber der genauen Zusammensetzung der Legierung ist es ratsam, diese Temperatur direkt zu bestimmen durch Entwicklung einer spezifischen Widerstands-Temperatur-Kurve für jede zu glühende Legierung, Da es häufig unbequem ist, den spezifischen. Widerstand einer Legierungsprobe zu messen, wenn die Probe eine erhöhte Temperatur aufweist, kann es zweckmäßig sein,, die relevanten Aspekte der spezifischen Widerstands-Temperatur-Kurve zu entwickeln durch Messen des spezifischen Widerstands der Proben, die auf eine einer Reihe von Temperaturen innerhalb des interessierenden Bereiches unmittelbar vor der Messung des spezifischen elek-. trischen Widerstandes erhitzt und dann beispielsweise auf O⁰C abgeschreckt worden sind. Es wurde gefunden, daß die abgeschreckte Probe ihre Eigenschaften für eine solche Zeitspanne nach dem Abschrecken beibehält, die ausreicht, um die Bestimmung der ersten Diffusionsphasenumwandlungstemperatur zu ermitteln. ■

Während des G-lühens wird die Legierung einer Spannung innerhalb

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des Bereiches von etwa 2 110 bis etwa 7 030 kg/cm² (30 000 bis 100 000 psi) unterworfen. Die Höhe der Spannung ist innerhalb dieses Bereiches nicht kritisch, obgleich festgestellt wurde, däß ein Optimum existieren kann, das in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Legierung variiert. Das Optimum für eine spezielle Legierung kann bestimmt werden durch einen einfachen Reihenversuch. Wie oben angegeben, werden jedoch zufriedenstellende Ergebnisse erhalten bei einer Spannung, die im wesentlichen innerhalb des Bereiches von 2110 bis 7030 kg/cm² (30 000 bis 100 000 psi) liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß man einen Nickel-Titan-Legierungsdraht kontinuierlich durch die heiße Zone eines Ofens führt, während der Draht einer Spannung' (Beanspruchung) innerhalb des oben angegebenen Bereiches ausgesetzt wird. Die zum Glühen und Verfestigen des Drahtes erforderliche Verweilzeit in dem Ofen variiert mij; dem Drahtdurchmesser. Vollständig zufriedenstellende Ergebnisse werden beispielsweise erhalten, wenn ein 0,051 mm (2 mils) dicker Draht durch eine 61 cm (2 feet) lange heiße Zone mit einer Geschwindigkeit von · 61 cm (2 feet) pro Minute geführt wird. Der aus dem Ofen austretende Draht wird an der Luft abgekühlt.

Bevor sie verwendet wird, wird die- geglühte Legierung vorzugsweise vorkonditioniert durch wiederholtes Durchlaufen (Cyclisieren) ihres martensitischen Bereiches unter strengeren Bedingungen als sie bei der praktischen Verwendung auftreten. Sowohl die während der Vorkonditionierung angewendete Spannung als auch die angewendete Maximaltemperatur sollten die Spannung und die Temperatur übersteigen, denen die Legierung während ihrer Verwendung ausgesetzt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Produkt handelt es sich um eine Nickel-Titan-Legierung mit einer hohen Zugfestigkeit, in der

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sowohl das Korn als auch die Substruktur ausgerichtet sind. Die Zugfestigkeit des Produktes an der Streckgrenze liegt innerhalb des Bereiches von 12 300 bis 22 900 kg/cm² (175 bis 325 000 psi), so daß das Produkt einer hohen Spannung ausgesetzt werden kann, um seine martensitische Umwandlung bis zu einer Temperatur gut oberhalb Raumtemperatur zu verschieben. Selbst bei hohen Spannungen innerhalb des Bereiches von 7 030 bis 14- 060 kg/cm² (100 000 bis 200 000 psi) oder höher behält dabei die ProduktIegierung eine martensitische Dehnungsaktivität von mindestens etwa 2 % bei. Das erfindungsgemäße Produkt ist auch gegen Ermüdungsbruch beständig, überlebt eine Million oder mehr Cyclen, wenn es unter einer ausreichenden Spannung gehalten wird, so daß die Dehnungsaktivität etwa 2 % beträgt. Geringer^aber immer noch signifikant ist die Ermüdungsbeständigkeit dieser Legierungen, wenn die Spannung so ist, daß die Dehnungsaktivität wesentlich mehr als 2 % beträgt.

Das erfindungsgemäße Produkt ist auch stabilisiert gegen eine zunehmende Dehnung oder Relaxation aufgrund der thermischen cyclischen Behandlung und es weist außerdem eine hohe Kriechbeständigkeit auf. Die zuletzt genannten, beiden Eigenschaften sind von beträchtlicher praktischer Bedeutung, da die Dimensionsbeständigkeit wesentlich ist für ein in einer kommerziellen Kontroll- oder Arbeitsvorrichtung verwendetes märtensitisches Legierungselement· Infolge dieser kombinierten Eigenschaften einer hohen Zugfestigkeit, einer hohen Ermüdungsbeständigkeit und einer hohen cyclischen Kriechbeständigkeit kann die erfindungsgemäße Legierung mit Erfolg in einer kommerziellen Vorrichtung verwendet werden, in der ihre martensitische Umwandlungstemperatur bei 120?C liegt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

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Beispiel 1

Mit einem Draht aus einer Nickel-Titan-Legierung mit

54-,3 Gew.-% Nickel mit einem Durchmesser von 0,051 mm

(2 mils) wurden spezifische Widerstandstests durchgeführt.

Die Ergebnisse dieser Tests zeigen, daß der Beginn der

ersten Diffusionsphasenumwandlung oberhalb des martensitiscnen

Umwandlungsbereiches bei etwa 375°C auftrat.

Der Draht wurde in einem durch elektrische Widerstandselemente geheizten Hohrofen, der ein zentrales Glasrohr aufwies, durch welches der Draht geführt wurde, geglüht. Durch die Führung des Drahtes in dem Rohr wurde ein zufälliger Eontakt des Drahtes mit den Widerstandselementen verhindert. Der Draht wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,61 m (2 feet) pro Minute unter einer Spannung von 2 460 kg/cm" (35 000 psi) durch den Ofen geführt, während er bei etwa 425°C geglüht wurde. Nach dem Abkühlen an der Luft wurde der Draht Zugspannungstests unterworfen und es wurde gefunden, daß er eine

Zugspannung an der Streckgrenze von etwa 14 060 kg/cm (200 000 psi) aufwies.

Beispiel 2

Auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Draht aus einer Nickel-Titan-Legierung mit 54,8 Gew.-% Nickel mit einem Durchmesser von 0,051 mm (2 mils) einer Spannungs-Glühung unterworfen. Proben dieses Drahtes wurden dann unter Spannung gesetzt und wiederholt den martensitischen Umwandlungsbereich durchlaufen gelassen, indem man periodisch einen Strom hindurchleitete. Bei jedem Cyclus wurde der Strom 2 Sekunden lang eingeschaltet und 2 Sekunden lang abgeschaltet. Die prozentuale Dehnung jeder Probe wurde während der thermocyclischen Tests in einer Umgebung von 25°C gemessen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in der folgenden Tabelle angegeben und in der Pig. 4 der beiliegenden Zeichnungen graphisch dargestellt. 509831/0S24

Tabelle

Thermocyclustests mit einem unter Spannung stehenden geglühten* Mckel-Titan-Legierungsdraht (54,8 % Nickel, 45,2 % Titan) mit einem Durchmesser von 0,051 mm (2 mils)

Spannung in kg/cm (psi) Strom in mA Anfangsdehnung in % Dehnung am Ende Anzahl der Gyclen

des Tests in % bis zum Bruch

3 520 (50 000) 100 4,5 2,8 10⁴

100	4,5
95	2,7
100	2,0

g * 2 460 kg/cm² (35 000 psi) bei 450⁰C
n> ** es trat kein Bruch auf

Fußnote: die Tests wurden in einer Umgebung von 25°0 durchgeführt.

4 406 (62 700) · 95 2,7 2,7

13 400 (190 000) 100 2,0 2,0 10⁶**

Aus den vorstehenden Angaben geht hervor, daß die verschiedenen erfindungsgemäßen Ziele und andere vorteilhafte Ergebnisse erreicht wurden.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische, bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann klar, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert v/erden können, ohne daß dadurch der Eahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Patentansprüche:

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Claims

1. Verfahren zur Erhöhung der Zugfestigkeit und zur Verbesserung der cyclischen Kriechbeständigkeit einer martensitischen Titan-lTickel-Legierung durch Stabilisieren derselben gegen zunehmende Dehnung, wenn sie durch aufeinanderfolgende martensitische Umwandlungen cyclischen Behandlungen unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Legierung unter einea? Zugspannung zwischen etwa 2 110 und. etwa 7 030 kg/cm² (30 000 bis 100 000 psi) hält, während man sie bei einer Temperatur oberhalb einer ersten Diffusionsphasenumv/andlungstemperatur glüht, welche die erste Temperatur oberhalb des martensitischen Umwandlungs-"bereiches darstellt, bei der eine negative Neigung der elektrischen spezifischen Widerstands-Temperatur-Kurve für diese Legierung auftritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glühtemperatur in der Größenordnung von 5Q°C oberhalb der Diffusionsphasenumwandlungstemperatur angewendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung verwendet wird, die etwa 50 bis etwa 58 Gew.-% Nickel und als Rest im wesentlichen Titan enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Form eines Drahtes vorliegende Legierung verwendet wird und daß der Draht kontinuierlich durch eine heiße Zone geführt wird, in der er geglüht wird, während er unter der Zugspannung gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht beim Verlassen der heißen Zone abgekühlt bzw. abge· schreckt wird. . .

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6. Martensitisehe Nickel-Titan-Legierung· mit einer Zugfestigkeit, die mehr als etwa 12 300 kg/cm² (175 000 psi) "beträgt, und einer martensitischen Dehnungsaktivität von mindestens etwa 2 % selbst unter einer Spannung von mehr als 7 300 kg/cm (100 000 psi), die gegenüber mindestens 1 Million-maligem cyclischen Durchlaufen ihres martensitischen Umwandlungsbereiches gegen Ermüdung beständig ist, wenn sie unter einer ausreichenden Spannung steht, so daß ihre Dehnungsaktivität etwa 2 % beträgt.

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