RU2100468C1 - Сплав с эффектом памяти формы - Google Patents
Сплав с эффектом памяти формы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2100468C1 RU2100468C1 RU96106403/02A RU96106403A RU2100468C1 RU 2100468 C1 RU2100468 C1 RU 2100468C1 RU 96106403/02 A RU96106403/02 A RU 96106403/02A RU 96106403 A RU96106403 A RU 96106403A RU 2100468 C1 RU2100468 C1 RU 2100468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- titanium
- zirconium
- nickel
- yttrium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Contacts (AREA)
- Fuses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам с эффектом памяти формы и может быть использовано для обеспечения несварного и самозатягивающегося крепежа, герметизации изделий, в качестве термочувствительных и исполнительных силовых устройств в электротехнике, приборостроении и т.д. Сплав содержит следующие компоненты, ат.%: титан 48,0 - 52,0, цирконий 2,0 - 11,0; иттрий 0,05 - 0,15; никель - остальное. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам с эффектом памяти формы и может быть использовано для обеспечения несварного и самозатягивающегося крепежа, герметизации изделий, в качестве термочувствительных и исполнительных силовых устройств в электротехнике, приборостроении, радиотехнике, и т.д.
Достоинства сплавов с эффектом памяти формы определяют по ряду параметров, основными из которых являются температурный интервал проявления эффекта памяти, величина обратимой деформации и температурный гистерезис формоизменения [1] Температурный гистерезис формоизменения определяется разностью температур между прямым и обратным мартенситными превращениями, обеспечивающими собственно эффект памяти формы. Увеличение гистерезиса между прямым и обратным мартенситными превращениями является одной из главных задач при использовании материала с "памятью" в качестве крепежных, самозатягивающихся и силовых устройств, особенно в изделиях подверженных при эксплуатации колебаниям температуры, что часто встречается в практике. Поэтому актуальной задачей является создание сплава с эффектом памяти формы, обладающего широким гистерезисом между прямым и обратным мартенситными превращениями.
Известен сплав с эффектом памяти формы [2] содержащий следующие компоненты, ат.
Титан 45,5 48,8
Никель 47,5 49,7
Медь Остальное.
Никель 47,5 49,7
Медь Остальное.
Недостатком этого сплава является неширокий гистерезис мартенситного превращения (не более 30oC).
Известен сплав с эффектом памяти формы [3] содержащий, ат.
Титан 24,0 42,5
Никель 41,5 54,0
по крайней мере один элемент из группы
Цирконий-гафний 14,0 22,0.
Никель 41,5 54,0
по крайней мере один элемент из группы
Цирконий-гафний 14,0 22,0.
Недостатком этого сплава является также неширокий гистерезис мартенситного превращения (не более 40oC).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является сплав с эффектом памяти формы следующего состава [4] ат.
Титан 24,0 42,5
Никель 41,3 54,0
Цирконий 7,5 22,0
Гистерезис между прямым и обратным мартенситными превращениями в этом сплаве составляет 40 45oC, что очень часто недостаточно для эффективного применения сплавов с эффектом памяти формы.
Никель 41,3 54,0
Цирконий 7,5 22,0
Гистерезис между прямым и обратным мартенситными превращениями в этом сплаве составляет 40 45oC, что очень часто недостаточно для эффективного применения сплавов с эффектом памяти формы.
Целью изобретения является увеличение гистерезиса между прямым и обратным мартенситными превращениями.
Указанная цель достигается тем, что сплав с эффектом памяти формы, содержащий титан, никель, цирконий, дополнительно содержит иттрий и имеет следующее соотношение компонентов, ат.
Титан 48,0 52,0
Цирконий 2,0 11,0
Иттрий 0,05 0,15
Никель Остальное
Сплав такого состава обладает эффектом памяти формы и по сравнению с известным имеет гистерезис между прямым и обратным мартенситными превращениями более 45oC. Указанные свойства достигаются тем, что введение в титан-никелевую матрицу циркония, который занимает преимущественно места в кристаллической подрешетке титана, способствует увеличению гистерезиса между прямым и обратным мартенситными превращениями. Добавление иттрия способствует пластификации матрицы, которая может охрупчиваться при введении в сплав циркония.
Цирконий 2,0 11,0
Иттрий 0,05 0,15
Никель Остальное
Сплав такого состава обладает эффектом памяти формы и по сравнению с известным имеет гистерезис между прямым и обратным мартенситными превращениями более 45oC. Указанные свойства достигаются тем, что введение в титан-никелевую матрицу циркония, который занимает преимущественно места в кристаллической подрешетке титана, способствует увеличению гистерезиса между прямым и обратным мартенситными превращениями. Добавление иттрия способствует пластификации матрицы, которая может охрупчиваться при введении в сплав циркония.
Процентное содержание в сплаве циркония определяется тем, что при концентрациях его менее 2 ат. гистерезис между прямым и обратным мартенситными превращениями становится мал, а при концентрации его более 11 ат. при указанном соотношении титана, иттрия и никеля, сплав становится хрупким и уменьшается величина эффекта памяти формы.
При концентрации иттрия в сплаве менее 0,05 ат. при указанном соотношении титана, циркония и никеля не наблюдается эффекта пластификации. Содержание иттрия в сплаве более 0,15 ат. может привести к появлению красноломкости.
Концентрационный интервал содержания титана определяется тем, что при указанном соотношении циркония, иттрия и никеля, уменьшение его ниже 48 ат. и увеличение содержания титана выше 52 ат. может привести к распаду твердого раствора, что может привести к вырождению мартенситного превращения, снижению технологичности и ухудшению проявления эффекта памяти формы.
Пример. Сплав готовили с использованием шихты из материалов: титан - иодидный, иттрий марки 99,998, никель марки Н-О. Навеска 50 г содержала титана 21,94 г, циркония 3,29 г, иттрия 0,10 г, никеля 24,67 г. Потери веса после плавки не превышали 0.1% поэтому состав сплава определяли по исходному содержанию компонентов (50 ат. Ti; 3,9 ат. Zr; 0,1 ат. Y; 46,0 ат. Ni).
Навеску сплавляли электродуговым методом в атмосфере очищенного гелия, затем подвергали индукционному переплаву с целью достижения однородного состава и выливали расплав в холодную изложницу. Полученный таким образом слиток диаметром 8 мм разрезали электроэррозионным методом на образцы 1х1х60 мм3 для определения свойств эффекта памяти формы и гистерезиса между прямым и обратным мартенситными превращениями. Для снятия внутренних напряжений образцы подвергали отжигу при 800oC (1 час) в вакууме не ниже 10-4 ммрт.ст. и последующему охлаждению с печью.
Испытания образцов проводили на установке типа обратный крутильный маятник. Схема испытаний следующая: выше температур мартенситных превращений на образце создавали постоянно действующий закручивающий момент. Образцы охлаждали ниже температур мартенситных превращений. Затем снимали нагрузку и осуществляли нагрев в свободном состоянии образца через интервалы мартенситных превращений. На двухкоординатном пишущем патенциометре Н-306 фиксировали деформацию и температуру. Дополнительно температуры обратного и прямого мартенситных превращений определяли по температурной зависимости электросопротивления, используя четырехточечный метод измерения электросопротивления. Другие примеры изготовления и испытания сплавов приведены в таблице.
Анализ полученных результатов показывает, что с увеличением содержания циркония в сплаве растет гистерезис между прямым и обратным мартенситными превращениями. Добавление иттрия существенно повышает пластичность сплавов, способствуя сохранению эффекта памяти формы. Изменение концентрации титана незначительно меняет указанные параметры.
Из приведенных в таблице данных видно, что предлагаемый сплав по сравнению с прототипом имеет гистерезис между прямым и обратным мартенситными превращениями на 15 30oC больше. Это позволяет резко расширить область применения предлагаемого сплава в безрезьбовых несварных соединениях в качестве самозатягивающегося крепежа и т.д.
Литература
1. Корнилов И.И. Белоусов О.К. Качур Б.Б. Никелид титана и другие сплавы с эффектом "памяти". М. Наука, 1977, 180 с.
1. Корнилов И.И. Белоусов О.К. Качур Б.Б. Никелид титана и другие сплавы с эффектом "памяти". М. Наука, 1977, 180 с.
2. Патент N 4337090 США. 29.06.82, кл. С 22 C 19/03.
3. Патент N 5108523 США. 28.04.92, кл. С 22 C 19/00.
4. Патент N 4006076 ФРГ. 13.12.90, кл. С 22 C 19/03 прототип.
Claims (1)
- Сплав с эффектом памяти формы, содержащий титан, цирконий, никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, ат.Титан 48 52
Цирконий 2 11
Иттрий 0,05 0,15
Никель Остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96106403/02A RU2100468C1 (ru) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | Сплав с эффектом памяти формы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96106403/02A RU2100468C1 (ru) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | Сплав с эффектом памяти формы |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2100468C1 true RU2100468C1 (ru) | 1997-12-27 |
| RU96106403A RU96106403A (ru) | 1998-05-20 |
Family
ID=20178843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96106403/02A RU2100468C1 (ru) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | Сплав с эффектом памяти формы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2100468C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613835C1 (ru) * | 2015-10-22 | 2017-03-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Композиционный материал на основе нитинола |
| CN109310493A (zh) * | 2016-04-20 | 2019-02-05 | 韦恩堡金属研究产品公司 | 具有减少的氧化物夹杂物的镍-钛-钇合金 |
| RU2734214C1 (ru) * | 2019-12-19 | 2020-10-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения гомогенного сплава TiNiTa |
| RU2806683C1 (ru) * | 2022-12-23 | 2023-11-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ двухэтапного получения сплава TiMoNbZrAl |
-
1996
- 1996-04-01 RU RU96106403/02A patent/RU2100468C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| US, 4337090, кл. C 22 C 19/03, 1982. US, 5108523, кл. C 22 C 19/00, 1992. DE, 4006076, кл. C 22 C 19/03, 1990. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613835C1 (ru) * | 2015-10-22 | 2017-03-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Композиционный материал на основе нитинола |
| CN109310493A (zh) * | 2016-04-20 | 2019-02-05 | 韦恩堡金属研究产品公司 | 具有减少的氧化物夹杂物的镍-钛-钇合金 |
| EP3445281A4 (en) * | 2016-04-20 | 2019-12-18 | Fort Wayne Metals Research Products Corporation | NICKEL-TITANIUM-YTTRIUM ALLOYS WITH REDUCED OXIDE INCLUSIONS |
| US11155900B2 (en) | 2016-04-20 | 2021-10-26 | Fort Wayne Metals Research Products Corp. | Nickel-titanium-yttrium alloys with reduced oxide inclusions |
| RU2734214C1 (ru) * | 2019-12-19 | 2020-10-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения гомогенного сплава TiNiTa |
| RU2806683C1 (ru) * | 2022-12-23 | 2023-11-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ двухэтапного получения сплава TiMoNbZrAl |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Woychik et al. | Phase diagram relationships in the system Cu-Ti-Zr | |
| Begley et al. | Effect of alloying on the mechanical properties of Niobium | |
| Aoki et al. | The relation between the defect hardening and substitutional solid solution hardening in an intermetallic compound Ni3Al | |
| EP0196516B1 (en) | Method for the dispersion of hard alpha defects in ingots of titanium for titanium alloy and ingots produced thereby | |
| Holmes | The activation energies for creep of zircaloy-2 | |
| US4063937A (en) | Palladium-based alloy | |
| RU2100468C1 (ru) | Сплав с эффектом памяти формы | |
| FR2463193A1 (fr) | Acier a faible teneur en manganese pour utilisations en cryogenie | |
| Fouassier et al. | Microstructural evolution and mechanical properties of SnAgCu alloys | |
| Cosrad | Effect of temperature on yield and flow stress of BCC metals | |
| Bruemmer et al. | Fracture mode transition of iron in hydrogen as a function of grain boundary sulfur | |
| Briant | Competitive grain boundary segregation in Fe P S and Fe P Sb alloys | |
| Rack et al. | Mechanical properties of cast tin-lead solder | |
| Nagasawa | Preceding Phenomena of Martensitic Phase Transition in AgCd | |
| Bouse | Application of a modified phase diagram to the production of cast alloy 718 components | |
| Gopikrishna et al. | Influence of microstructure on fatigue properties of Alloy 718 | |
| CA2025272A1 (en) | High-niobium titanium aluminide alloys | |
| FR2458596A1 (fr) | Alliages ferreux a structure ordonnee longue, articles manufactures a partir de ces alliages et leur procede de fabrication | |
| Bika et al. | Diffusion-controlled decohesion using a Cu-Sn alloy as a model system | |
| US5336340A (en) | Ni-Ti-Al alloys | |
| SU1560597A1 (ru) | Сплав с эффектом пам ти формы | |
| Fraczkiewicz | Influence of boron on the mechanical properties of B2-ordered FeAl alloys | |
| Darling et al. | Dispersion strengthened platinum | |
| Ariff et al. | FEATURES OF OBTAINING POWDER ALUMINUM ALLOYS ALLOYED WITH TRANSITION METALS | |
| Calhoun | DUCTILE-TO-BRITTLE TRANSITION OF NIOBIUM-VANADIUM ALLOYS AS AFFECTED BY NOTCHES, STRAIN RATE, NITROGEN, AND OXYGEN |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060402 |