NO115605B

NO115605B -

Info

Publication number: NO115605B
Application number: NO164358A
Authority: NO
Inventors: Alexander George Rozner
Original assignee: Alexander George Rozner
Priority date: 1965-08-20
Filing date: 1966-08-19
Publication date: 1968-10-28
Also published as: BE685751A; US3351463A; GB1161225A; NL6611720A; DE1533360B1; CH504538A; ES330445A1; AT281446B

Description

Fremgangsmåte til bearbeidelse av en legering som inneholder 53,5 - 56,5 vektprosent nikkel og resten titan. Process for processing an alloy containing 53.5 - 56.5 weight percent nickel and the rest titanium.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til bearbeidelse av en legering som The present invention relates to a method for processing an alloy which

inneholder 53,5—56,5 vektprosent nikkel, fortrinnsvis omkring 55,1 vektprosent nikkel, og contains 53.5-56.5 weight percent nickel, preferably about 55.1 weight percent nickel, and

resten titan, bortsett frå forurensninger.the rest titanium, apart from impurities.

De på det nærmeste støkiometriske nikkel-titan-legeringer og deres enestående egenskaper The near-stoichiometric nickel-titanium alloys and their outstanding properties

er utførlig beskrevet i U.S patent 3 174 851. Ved is described in detail in U.S. patent 3,174,851

mange anvendelser ville det imidlertid være øn-skelig å fremstille disse legeringer med høyere in many applications, however, it would be desirable to produce these alloys with higher

flytestyrke, men forsøk med sikte på å oppnå buoyancy, but attempt with a view to achieve

økning av flytestyrken ved konvensjonelle metoder, såsom Varmebehandling, er falt dårlig ut, increasing the yield strength by conventional methods, such as heat treatment, has turned out poorly,

sannsynligvis på grunn av den kjensgjerning at probably due to the fact that

legeringen i det vesentlige består av en eneste the alloy essentially consists of a single

fase. phase.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å The purpose of the invention is therefore to

skaffe en på det nærmeste støkiometrisk nikkel-titan-legering med forbedret flytestyrke uten obtain a near stoichiometric nickel-titanium alloy with improved yield strength without

nevneverdig nedsettelse av bearbeidbarheten og seighéten. significant reduction in machinability and toughness.

Hensikten med oppfinnelsen er oppnådd ved at legeringen koidbéarbeides ved en temperatur under dens kritiske temperatur. Derved fås en flytestyrke over 7 000 kp/cm<2>, én forlengelse over 7 pst., en strekk-bruddstyrke over 11 200 kp/ cm<2>, et forhold styrke til spesifikk vekt over 1020 x 103 cm og en magnetisk permeabilitet på i det vesentlige én. The purpose of the invention is achieved by the alloy being coidbéworked at a temperature below its critical temperature. This results in a yield strength of more than 7,000 kp/cm<2>, an elongation of more than 7 percent, a tensile breaking strength of more than 11,200 kp/cm<2>, a ratio of strength to specific weight of more than 1020 x 103 cm and a magnetic permeability on essentially one.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives The invention shall be described below

nærmere ved noen eksempler. in more detail with some examples.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ba-sert på den oppdagelse at bearbéidet TiNi går over i en martensitisk tilstand, hvor overgangen ér diffusjonsløs. Legeringens evne til å gå over i martensitt-tilstand er temperaturavhengig, og den maksimale temperatur, ved hvilken denne overgang kan finne sted, kalles den kritiske temperatur. Den kritiske temperatur som er en funk- sjon av legeringssammensetningen, kan lett be-stemmes ut fra en dempningskurve, og noen typiske sammensetninger med de tilsvarende tilnærmede kritiske temperaturer fremgår av tabell 1. The method according to the invention is based on the discovery that the processed TiNi transitions into a martensitic state, where the transition is diffusionless. The alloy's ability to transition into the martensite state is temperature dependent, and the maximum temperature at which this transition can take place is called the critical temperature. The critical temperature, which is a function of the alloy composition, can easily be determined from an attenuation curve, and some typical compositions with the corresponding approximate critical temperatures appear in table 1.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for styrkeøkning av TiNi består først og fremst ved at legeringsbearbeidelsen skjer under legeringens kritisk temperatur, dvs. den temperatur, ved hvilken legeringen går over i martensitisk tilstand. Tiden for styrkeøkningen er temperaturavhengig, dvs. jo større temperaturforskjellen mellom arbeidstemperaturen og den kritiske temperatur er, desto hurtigere skjer styrkeøk-ningen. Til de fleste formål vil det være å fore-trekke at arbeidstemperaturen holdes minst 20 —30° C under den kritiske temperatur, og for å sikre at den minste ønskede temperaturforskjell opprettholdes, må den temperaturstigning som vanligvis forårsakes av friksjon, tas i betrakt-ning. Det skal imidlertid bemerkes at så lenge arbeidstemperaturen holdes under den kritiske temperatur, vil temperaturvariasjoner som stam-mer fra friksjon, ikke i vesentlig grad påvirke prosessen. The method according to the invention for increasing the strength of TiNi consists primarily of the alloy processing taking place below the alloy's critical temperature, i.e. the temperature at which the alloy changes into the martensitic state. The time for the strength increase is temperature dependent, i.e. the greater the temperature difference between the working temperature and the critical temperature, the faster the strength increase occurs. For most purposes it will be preferable that the working temperature is kept at least 20-30° C below the critical temperature, and to ensure that the minimum desired temperature difference is maintained, the temperature rise usually caused by friction must be taken into account . However, it should be noted that as long as the working temperature is kept below the critical temperature, temperature variations that originate from friction will not significantly affect the process.

Legeringen kan bearbeides ved en hvilken som helst av de gjengse, kjente metoder, blant hvilke kan nevnes senksmiing, valsing, trekking, ekstrudering, smiing, eksplosiv formgivning, strekking, planvalsing m. v. Fortrinnsvis utføres denne bearbeidelse som en del av den samlede prosess for fremstilling av legeringen frem til dens endelige struktur. The alloy can be processed by any of the usual, known methods, among which can be mentioned drop forging, rolling, drawing, extrusion, forging, explosive forming, stretching, flat rolling, etc. Preferably, this processing is carried out as part of the overall process for the production of the alloy to its final structure.

Graden av den bearbeidelse som legeringen utsettes for vil avhenge av den ønskede styrke og hårdhet, således at større bearbeidelse gir større styrke. Det skal imidlertid bemerkes at der er en øvre grense for den bearbeidelsesgrad som legeringen kan underkastes, og hvis den overskrides, vil der oppstå kantrevner og lokale sprengninger. Stort sett har det vist seg at legeringen ikke bør bearbeides ut over 20 til 25 pst. arealreduksjon ved runde emner og det samme med hensyn til tykkelsesreduksjon ved plane emner, idet en overskridelse vil resultere i en merkbar nedsettelse av duktiliteten uten en der-til svarende styrkeøkning. The degree of processing to which the alloy is subjected will depend on the desired strength and hardness, so that greater processing gives greater strength. However, it should be noted that there is an upper limit to the degree of processing to which the alloy can be subjected, and if it is exceeded, edge cracks and local bursts will occur. Generally speaking, it has been shown that the alloy should not be machined beyond a 20 to 25 percent area reduction in the case of round workpieces and the same with regard to thickness reduction in the case of flat workpieces, as an excess will result in a noticeable reduction in ductility without a corresponding strength gain.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnås en ny legering som kombinerer meget høy styrke, høy hårdhet, høy slagstyrke eller selghet, god trekkforlengelse eller duktilitet, korrosjonsmotstand, lav spesifikk vekt og umagne-tisk stabilitet. Legeringen som bearbeides ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, oppnår fortrinnsvis en flytestyrke på 8 400 til 14 000 kp/ cm<2>, en total forlengelse på 7 til 20 pst., et forhold styrke til spes. vekt på 1320 . IO<3>til 2030 . IO<3>cm, en strekk-bruddstyrke mellom 8 400 og 18 300 kp/cm<2>og en magnetisk permeabilitet på i det vesentlige én. With the method according to the invention, a new alloy is obtained which combines very high strength, high hardness, high impact strength or ductility, good tensile elongation or ductility, corrosion resistance, low specific weight and non-magnetic stability. The alloy processed by the method according to the invention preferably achieves a yield strength of 8,400 to 14,000 kp/cm<2>, a total elongation of 7 to 20 percent, a ratio of strength to spec. weight of 1320 . IO<3>to 2030 . 10<3>cm, a tensile breaking strength between 8,400 and 18,300 kp/cm<2>and a magnetic permeability of essentially one.

Eksempel 1:Example 1:

En 3 660 . 914 . 11,9 mm plate av TiNi med 55,1 vektprosent Ni med titan som den vesentlige rest, ble utglødet ved 800° C i vakuum og ovnkjølt for eliminering av virkningen av tid-ligere bearbeidelse. A 3,660 . 914 . 11.9 mm plate of TiNi with 55.1 wt% Ni with titanium as the major residue was annealed at 800°C in vacuum and furnace cooled to eliminate the effect of earlier processing.

Platen ble derpå anbragt i flytende nitrogen i 20 min. for å sikre at legeringen var under sin kritiske temperatur og at den ville holde seg under dens kritiske temperatur under den på-følgende valsing. Mengden eller graden av det tilførte arbeide, uttrykt ved tykkelsesreduksjon, er angitt nedenfor sammen med de tilsvarende egenskaper. The plate was then placed in liquid nitrogen for 20 min. to ensure that the alloy was below its critical temperature and that it would remain below its critical temperature during the subsequent rolling. The amount or degree of added work, expressed by thickness reduction, is indicated below together with the corresponding properties.

Foruten den høye styrke og duktilitet målt ved flytespenning henholdsvis forlengelse hadde legeringen en magnetisk permeabilitet på i det vesentlige én og en høy korrosjonsmotstand og slagseighet. Besides the high strength and ductility measured by yield stress and elongation respectively, the alloy had a magnetic permeability of essentially one and a high corrosion resistance and impact strength.

Eksempel 2: Example 2:

En tråd av TiNi med 55,1 vektprosent Ni med en diameter på 1,5 mm, ble utglødet og kjølt som beskrevet i eksempel 1 og derpå trukket gjennom koniske dyser. Mengden av tilført arbeide uttrykt ved arealreduksjonen er sammen med de tilsvarende egenskaper angitt i tabell III. A wire of TiNi with 55.1% by weight Ni with a diameter of 1.5 mm was annealed and cooled as described in Example 1 and then drawn through conical dies. The amount of added work expressed by the area reduction is, together with the corresponding characteristics, indicated in table III.

Legeringen hadde en magnetisk permeabilitet på i det vesentlige én og en høy slagseighet og kor-rosj onsmotstand. The alloy had a magnetic permeability of essentially one and a high impact strength and corrosion resistance.

Legeringene som er bearbeidet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har mange kon-struktive anvendelser, da de kombinerer de meget ønskelige egenskaper som styrke, seighet, duktilitet, korrosjonsmotstand og magnetisk permeabilitet av vesentlig ensartethet. Det høye forhold styrke til spes. vekt gjør disse legeringer særlig verdifulle ved anvendelser, hvor forhol-det mellom materialets vekt og styrke er av vesentlig betydning, såsom for raketthylstere og romfartøykomponenter. Disse legeringers høye styrke og korrosjonsmotstand, spesielt i mari-time omgivelser, gjør dem velanvendelige til støydempede skipskonstruksjoner, selvom noe av deres vibrasjonsdempende egenskap er ofret til fordel for en forbedret styrke. Legeringen vil også finne anvendelse i panserlignende materia-ler for å motstå kuleanslag. The alloys processed by the method according to the invention have many constructive applications, as they combine the highly desirable properties such as strength, toughness, ductility, corrosion resistance and magnetic permeability of substantial uniformity. The high ratio of strength to spec. weight makes these alloys particularly valuable in applications where the ratio between the material's weight and strength is of significant importance, such as for rocket casings and spacecraft components. These alloys' high strength and corrosion resistance, especially in maritime environments, make them suitable for noise-damped ship constructions, although some of their vibration-damping properties are sacrificed in favor of improved strength. The alloy will also find use in armour-like materials to resist bullet impacts.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres ved de gjengse bearbeidelsesmetoder og har bl. a. den fordel at den til forskjell fra van-lige slip-bearbeidelses-herdeprosesser (den prosess ved hvilken dislokasjoner beveger seg i et metall som deformeres) og dislokasjonsbearbei-delses-herdeprosesser ikke innvirker merkbart på duktilitet og seighet, og til forskjell fra overgangen fra austenitt til martensitt i stål, innvirker den ikke på legeringens umagnetiske egenskaper. The method according to the invention can be carried out by the usual processing methods and has, among other things, a. the advantage that, in contrast to normal grinding-hardening processes (the process by which dislocations move in a metal that is deformed) and dislocation-hardening processes, it does not noticeably affect ductility and toughness, and unlike the transition from austenite to martensite in steel, it does not affect the alloy's non-magnetic properties.

Claims

1. Process for working an alloy containing 53.6 to 56.5 weight percent nickel, preferably about 55.1 weight percent nickel and the rest titanium, excluding impurities, characterized in that the alloy is cold worked at a temperature below its critical temperature.

2. Method according to claim 1, characterized in that the processing temperature is at least 20° C, preferably at least 30° C below the critical temperature.