DE4120346A1 - Eisen-nickel-kobalt-titan-formgedaechtnislegierung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Eisen-nickel-kobalt-titan-formgedaechtnislegierung und verfahren zu ihrer herstellung

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DE4120346A1
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/006—Resulting in heat recoverable alloys with a memory effect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt

Description

Die Erfindung betrifft eine Eisen-Nickel-Kobalt-Titan- Formgedächtnislegierung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Aus der EP-B1-01 67 221 sind eine Formgedächtnislegierung und ein Herstellverfahren für eine derartige Legierung bekannt, die als Legierungsbestandteile 32 bis 34 Gew.-% Nickel, 3 bis 6 Gew.-% Titan, 10 bis 15 Gew.-% Kobalt, Rest Eisen enthält.
Das nach der Lehre der Vorveröffentlichung hergestellte Erzeugnis soll gute Formgedächtniseigenschaften und eine gute Bearbeitbarkeit aufweisen sowie verhältnismäßig preisgünstig sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andersartige Formgedächtnislegierung und ein Herstellverfahren anzugeben, die günstige Formgedächtniseigenschaften besitzt bzw. das zu einem derartigen Ergebnis führt.
Die Erfindung soll es weiterhin ermöglichen, höhere Umwandlungstemperaturen erreichbar zu machen; angestrebt werden soll dabei eine Ms- und As-Temperatur, die höher als -130°C bzw. als -100°C liegt.
Daneben soll die Herstellung einer Formgedächtnislegierung ermöglicht werden, in welcher sich der Zweiweg-Formgedächtniseffekt bereits mit wenigen Trainingszyklen einstellen läßt.
Die Aufgabe wird durch eine Eisen-Nickel-Kobalt-Titan- Formgedächtnislegierung mit der Zusammensetzung Ni=25 bis 30 Gew.-%, Co=16 bis 21 Gew.-%, Ti=2 bis 4 Gew.-%, Rest Eisen gelöst.
Diese Angaben sind so zu verstehen, daß die Formgedächtnislegierung ggf. einen geringen Anteil an Verunreinigungen enthalten kann, die insgesamt jedoch nicht mehr als 0,05 Gew.-% ausmachen sollten. Der Anteil an Eisen würde sich dementsprechend um den Gesamtanteil an Verunreinigungen vermindern.
Die neuartige Formgedächtnislegierung unterscheidet sich dadurch von dem eingangs erwähnten Stand der Technik, daß ihr Gehalt an Kobalt höher und ihr Nickel-Gehalt niedriger liegt sowie ihr Titan-Gehalt auf höchstens 4 Gew.-% beschränkt ist.
Im Rahmen der Erfindung kann die Formgedächtnislegierung auch in der Weise ausgebildet sein, daß der Nickel-Gehalt 27 bis 29 Gew.-% (Anspruch 2) und/oder der Kobalt-Gehalt allenfalls 20 Gew.-% (Anspruch 3) und/oder der Titan- Gehalt 3,5+/-0,5 Gew.-% (Anspruch 4) beträgt. Vorteilhafte Eigenschaften lassen sich ggf. erzielen, falls der Titan-Gehalt in der Nähe vom 4 Gew.-% als Obergrenze liegt.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Formgedächtnislegierung ergibt sich aus dem Atomverhältnis an Nickel und Eisen, das aus den in At.-% angegebenen Anteilen dieser beiden Legierungsbestandteile ermittelt wird: Unter den zuvor angesprochenen Voraussetzungen (Ansprüche 1 bis 4) sollte das Atomverhältnis Ni/Fe allenfalls 0,60 betragen (Anspruch 5).
Die Eisen-Nickel-Kobalt-Titan-Formgedächtnislegierung läßt sich folgendermaßen herstellen (Anspruch 6): Die gegossene Legierung wird bei Temperaturen zwischen 1050 bis 1250°C verformt, danach abgeschreckt, anschließend über einen Zeitraum zwischen 10 bis 30 Stunden bei Temperaturen zwischen 1150 bis 1250°C unter Inertgasatmosphäre einer Lösungsbehandlung unterworfen und schließlich erneut abgeschreckt.
Das Herstellverfahren kann dabei auch in der Weise ausgestaltet sein, daß die gegossene Legierung bei einer Mindesttemperatur von 1100°C verformt wird (Anspruch 7) und/oder die Lösungsbehandlung über einen Zeitraum zwischen 15 und 20 Stunden stattfindet (Anspruch 8).
Die Verformung kann insbesondere durch Walzen und die Abschreckung unter Verwendung von Wasser als Kühlmittel herbeigeführt werden; als Inertgas kommt beispielsweise Argon zur Anwendung. Zur Erzeugung von Formgedächtniseffekten (durch Bildung geordneter und kohärenter Ausscheidungsteilchen) wird die zweimal abgeschreckte Legierung über einen Zeitraum zwischen 10 Minuten und 150 Stunden Temperaturen zwischen 500 und 650°C ausgesetzt, danach ein drittes Mal abgeschreckt und anschließend einer ein- bis 50maligen Trainingsverformung unterzogen (Anspruch 9).
Die vor Durchführen des dritten Abschreckvorgangs vorgesehene Wärmebehandlung kann jedoch auch bei Temperaturen zwischen 550 bis 600°C vorsichgehen (Anspruch 10).
Als Kühlmittel für den Abschreckvorgang kann dabei wiederum Wasser eingesetzt werden.
Normalerweise ist zur Einstellung der gewünschten Formgedächtniseigenschaft bereits eine allenfalls 25malige Trainingsverformung ausreichend. Die benötigte Anzahl an Trainingszyklen läßt sich dabei mit der Verminderung des Nickel-Gehalts ggf. weiter absenken.
Die Formgedächtnislegierung läßt sich vorteilhaft zur Herstellung von Federelementen, insbesondere Druck- oder Zugfedern, einsetzen.
Dazu wird - nach Beendigung beispielsweise des Herstellvorgangs gemäß Anspruch 6 - durch einen Ziehvorgang ein Federdraht hergestellt, aus dem nach zumindest einer Zwischenglühung im Temperaturbereich von 1250°C eine Feder gewickelt und diese anschließend in gespanntem Zustand auf einem Wickeldorn fixiert wird. Die Feder wird anschließend - wie beispielsweise mit dem Anspruch 9 beschrieben - einer Wärmebehandlung mit nachfolgender Abschreckung und Trainingsverformung bei Temperaturen zwischen -196°C und +300°C unterworfen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand konkreter Ausführungsbeispiele erläutert.
Diese beziehen sich darauf, daß zwei unterschiedlich zusammengesetzte Formgedächtnislegierungen mit den Kurzbezeichnungen "27/20" und "28/20" bei der Bildung einer Zugfeder mit einem Federdurchmesser vom 10 mm und einem Drahtdurchmesser von 1 mm eingesetzt worden sind. Die beiden Formgedächtnislegierungen weisen dabei - jeweils in Gew.-% angegeben - die folgende Zusammensetzung auf:
"27/20": Ni=27; Co=20; Ti=4; Rest Fe,
"28/20": Ni=28; Co=20; Ti=4; Rest Fe.
Nachdem die aus den beiden Formgedächtnislegierungen "27/20" und "28/20" hergestellten Federn (gemäß Anspruch 9 oder 10) über einen Zeitraum von drei Stunden einer Temperatur von 600°C ausgesetzt worden sind, weisen die zugehörigen Umwandlungstemperaturen Ms, Mf, As und Af (jeweils in °C) die nachfolgend angegebenen Werte auf:
"27/20": Ms=-9; Mf=-70; As=+120; Af=+242,
"28/20": Ms=-71; Mf=-154; As=+19; Af=+144.
Aus Fig. 1, 2 bzw. 3, 4 ist ersichtlich, wie sich der Zweiweg-Formgedächtniseffekt ZFE und die Länge der Zugfeder LF in Abhängigkeit davon, ob sich die Zugfeder im Tieftemperaturzustand TTZ oder Hochtemperaturzustand HTZ befindet, mit der Anzahl der ausgeführten Trainingszyklen TZ bzw. mit dem angreifenden Gewicht G ändern.
Die Fig. 1 und 3 gelten dabei für eine Zugfeder aus der Formgedächtnislegierung "27/20", die Fig. 2 und 4 für eine Zugfeder aus der Formgedächtnislegierung "28/20".
Der in den Darstellungen als Meßwert angegebene Zweiweg- Formgedächtniseffekt ZFE (angegeben in %) ist folgendermaßen definiert, wobei TT die Tieftemperaturphase (Martensit) und HT die Hochtemperaturphase (Austenit) bedeuten:
ZFE=100·(LF in TT-LF in HT)/(LF in HT).
Aus Fig. 1 und 2 ist ablesbar, daß beispielsweise nach 20 Trainingszyklen der Zweiweg-Gedächtniseffekt knapp 85 bzw. etwa 73% beträgt.
Unter einer Belastung von 1000 g erreicht der Zweiweg- Gedächtniseffekt der Zugfeder aus der Formgedächtnislegierung "27/20" einen Wert von etwa 55% (Fig. 3), derjenige der Zugfeder aus der Formgedächtnislegierung "28/20" einen Wert von etwa 52% (Fig. 4).
Dem Tieftemperaturzustand TTZ ist dabei eine Temperatur von -196°C zugeordnet, dem Hochtemperaturzustand HTZ eine Temperatur von +250°C.

Claims (10)

1. Eisen-Nickel-Kobalt-Titan-Formgedächtnislegierung, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
Ni=25 bis 30 Gew.-%, Co=16 bis 21 Gew.-%, Ti=2 bis 4 Gew.-%, Rest Fe.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickel-Gehalt 27 bis 29 Gew.-% beträgt.
3. Legierung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kobalt- Gehalt allenfalls 20 Gew.-% beträgt.
4. Legierung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Titan- Gehalt 3,5+/-0,5 Gew.-% beträgt.
5. Legierung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Atomprozentanteilen ermittelte Atomverhältnis an Nickel und Eisen (Ni/Fe) allenfalls 0,60 beträgt.
6. Verfahren zur Herstellung einer Eisen-Nickel-Kobalt- Titan-Formgedächtnislegierung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gegossene Legierung bei Temperaturen zwischen 1050 bis 1250°C verformt, danach abgeschreckt, anschließend über einen Zeitraum zwischen 10 bis 30 Stunden bei Temperaturen zwischen 1150 bis 1250°C unter Inertgasatmosphäre einer Lösungsbehandlung unterworfen und schließlich erneut abgeschreckt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gegossene Legierung bei einer Mindesttemperatur von 1100°C verformt wird.
8. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsbehandlung über einen Zeitraum zwischen 15 und 20 Stunden stattfindet.
9. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung über einen Zeitraum zwischen 10 Minuten und 150 Stunden Temperaturen zwischen 500 und 650°C ausgesetzt, danach ein drittes Mal abgeschreckt und anschließend einer ein- bis 50maligen Trainingsverformung unterzogen wird.
10.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung vor Durchführen des dritten Abschreckvorgangs Temperaturen zwischen 550 bis 600°C ausgesetzt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4217031A1 (de) * 1992-05-22 1993-11-25 Dresden Ev Inst Festkoerper Verfahren zur Einstellung des pseudoelastischen Effektes in Fe-Ni-Legierungen

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH706824B1 (de) * 2012-08-14 2016-10-14 S & P Clever Reinforcement Company Ag Verankerungssystem für einen Traggrund im Bauwesen, sowie Verfahren zum Anbringen und Vorspannen eines Ankerstabes.
CN109913764B (zh) * 2019-04-10 2020-12-01 四川大学 一种提高铁锰铝镍合金记忆性能稳定性的方法
CN110714141B (zh) * 2019-11-06 2021-03-23 四川大学 一种提高钴镍基合金形状记忆效应的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2332576A1 (de) * 1972-06-28 1974-01-10 Int Nickel Ltd Kobalt-nickel-eisen-knetlegierung
DE2421680A1 (de) * 1973-05-04 1974-11-21 Int Nickel Ltd Nickel-kobalt-eisen-gusslegierung mit niedrigem ausdehnungskoeffizienten und hoher streckgrenze
US4002506A (en) * 1974-08-07 1977-01-11 Vacuumschmelze Gmbh Semi-hard magnetic glass sealable alloy system of cobalt-nickel-titanium-iron
US4002507A (en) * 1974-07-03 1977-01-11 Vacuumschmelze Gmbh Niobium-free semi-hard magnetic glass sealable alloy system of cobalt- (nickel, aluminum, titanium)- iron
US4586969A (en) * 1984-05-09 1986-05-06 Kyoto University Fe-Ni-Ti-Co alloy with shape memory effect and pseudo-elasticity and method of producing the same
SU1601146A1 (ru) * 1988-11-28 1990-10-23 Институт металлофизики АН УССР Способ термообработки сплава системы F @ - N @ - Со - Т @ с эффектом пам ти формы

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU36544A1 (de) * 1957-11-01

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2332576A1 (de) * 1972-06-28 1974-01-10 Int Nickel Ltd Kobalt-nickel-eisen-knetlegierung
DE2421680A1 (de) * 1973-05-04 1974-11-21 Int Nickel Ltd Nickel-kobalt-eisen-gusslegierung mit niedrigem ausdehnungskoeffizienten und hoher streckgrenze
US4002507A (en) * 1974-07-03 1977-01-11 Vacuumschmelze Gmbh Niobium-free semi-hard magnetic glass sealable alloy system of cobalt- (nickel, aluminum, titanium)- iron
US4002506A (en) * 1974-08-07 1977-01-11 Vacuumschmelze Gmbh Semi-hard magnetic glass sealable alloy system of cobalt-nickel-titanium-iron
US4586969A (en) * 1984-05-09 1986-05-06 Kyoto University Fe-Ni-Ti-Co alloy with shape memory effect and pseudo-elasticity and method of producing the same
EP0167221B1 (de) * 1984-05-09 1988-07-06 Kyoto University Eisen-Nickel-Titan-Kobaltlegierung mit Formgedächtniseigenschaft und Pseudo-Elastizität sowie Verfahren zur Herstellung dieser Legierung
SU1601146A1 (ru) * 1988-11-28 1990-10-23 Институт металлофизики АН УССР Способ термообработки сплава системы F @ - N @ - Со - Т @ с эффектом пам ти формы

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Derwent Abstract: Nr.91-328684/45 *
Nr.86-173469/27 *
Nr.87-247296/35 *
Nr.90-105861/14 *
Nr.91-064139/09 *
Nr.91-272155/37 *
Nr.91-293208/40 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4217031A1 (de) * 1992-05-22 1993-11-25 Dresden Ev Inst Festkoerper Verfahren zur Einstellung des pseudoelastischen Effektes in Fe-Ni-Legierungen

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