RU2564772C2 - Способ термомеханической обработки полуфабрикатов из сплава никелида титана - Google Patents
Способ термомеханической обработки полуфабрикатов из сплава никелида титана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564772C2 RU2564772C2 RU2014104956/02A RU2014104956A RU2564772C2 RU 2564772 C2 RU2564772 C2 RU 2564772C2 RU 2014104956/02 A RU2014104956/02 A RU 2014104956/02A RU 2014104956 A RU2014104956 A RU 2014104956A RU 2564772 C2 RU2564772 C2 RU 2564772C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- cooling
- stages
- martensitic
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в энергетическом машиностроении и приборостроении, в медицине, при низкотемпературном формировании исходной формы изделий из материалов с термоупругими мартенситными превращениями. Способ термомеханической обработки полуфабрикатов из сплава никелида титана включает термоциклирование через интервал обратного мартенситного превращения. Термоциклирование начинают из мартенситного состояния при температуре 23°C и осуществляют в интервале температур до 142°C под действием постоянных растягивающих напряжений на этапах нагрева и охлаждения, причем отношение значений напряжений на этапах нагрева к напряжениям на этапах охлаждения равно 4. Получают высокие значения сверхпластической деформации. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии и может найти применение в энергетическом машиностроении и приборостроении, в медицине, при формировании исходной формы полуфабрикатов и изделий из материалов с термоупругими мартенситными превращениями (ТМП).
Известны несколько способов обработки материалов с целью получения сверхпластического состояния. Первый способ - это деформирование при температуре 440-480°C со скоростью 1·10-3-1·10-2 с-1 сплава Al - 3.5-4.5 мас. % Zn - 3.5-4.5 мас. % Mg - 0.6-1.0 мас. % Cu - 2.0-3.0 мас. % Ni - 0.25-0.3 мас. % Zr [Патент. №2491365, C22F 1/047 (2006.01), C22F 1/053 (2006.01), С22 21/06 (2006.01), С22 21/10 (2006.01). Заявл. 2011133287/02, 09.08.2011, опубл. 27.08.2013. Бюл. №24].
Второй способ - это деформирование путем равноканального углового прессования со скоростью 3·10-5-3·10-1 с-1 при температуре 20-450°C сплава (Al - 2 вес. % Li - 6 вес. % Mg - 0.1 вес. % Zr) [Грязнов М.Ю., Чувильдеев Р.В., Кузин В.Е., Мышляев М.М., Копылов В.И. Сверхпластичность (СП) алюминиевых сплавов системы Al-Li-Mg, полученных методом равноканального углового прессования «Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского» 2011. №6(1). С. 49-57].
Недостатком 1 и 2 способов является то, что все опыты осуществляли изотермическим путем на алюминиевых сплавах с постоянной скоростью активного деформирования или равноканального углового прессования, что исключает возможность неизотермического получения сверхпластических деформаций.
В качестве наиболее близкого аналога может быть принят способ термомеханической обработки полуфабрикатов из никелида титана, включающий термоциклирование через интервалы мартенситного превращения, раскрытый в статье Андронова И.Н. и др. Деформационные эффекты в никелиде титана после тренировки изотермическим механоциклированием. Известия Коми научного центра УРО РАН, Выпуск 2(10), Сыктывкар 2012, С. 98-103.
Недостатком прототипа является то, что максимальная сверхпластиченская деформация TiNi в этом случае не превышала 1%, что явно недостаточно для формирования исходной формы элементов конструкций исполнительных устройств.
Техническими результатом изобретения является получение значительных сверхпластических деформаций в результате термоциклирования через интервалы мартенситных переходов под действием растягивающих усилий. Поставленная задача решается тем, что, как и в известном прототипе, в предлагаемом способе осуществляют процедуру, включающую, в том числе, деформирование материала из сплава никелида титана в интервале обратного мартенситного перехода.
Новым является то, что сверхпластическое состояние достигается за счет термоциклирования в интервалах мартенситных превращений под действием растягивающих напряжений, постоянных на этапах нагревания и охлаждения, в температурном интервале 23-142°C, при этом термоциклирование начинают из мартенситного состояния.
Кроме того, напряжение на этапе нагревания в течение всего процесса поддерживают в 4 раза больше, чем на этапе охлаждения.
Изобретение поясняется таблицами 1, 2 и 3. В таблице 1 даны параметры использованных образцов. В таблице 2 приведены соответствующие экспериментальные параметры для примера 1. В таблице 3 приведены соответствующие экспериментальные параметры для примера 2.
Способ осуществляет термомеханическую обработку цилиндрических образцов из никелида титана ТН-1 путем предварительного термоциклирования через интервалы обратного и прямого мартенситного превращения в условиях действия растягивающих напряжений σн - на этапе нагревания и σ0 - на этапе охлаждения с целью формирования в полуфабрикате сверхпластической деформации. В процессе термоциклирования выдерживают соотношение σн/σ0=4. Термоциклирование осуществляли в интервале температур 23-142°C.
Кроме того, термоциклирование начинают из мартенситного состояния.
Для проведения испытаний был отобран материал в виде сплошных цилиндрических образцов из сплава ТН-1 (с длиной и диаметром рабочей части соответственно 33 и 4 мм). Перед испытанием образцы отжигают (в муфельной печи в специальном контейнере) при температуре 550°C в течение 1 часа с последующим охлаждением до комнатной температуры на воздухе. Экспериментальная часть работы проводилась на специальной установке, спроектированной и изготовленной в Ухтинском государственном техническом университете [А.С. №1809356 СССР, G01N 3/08. Установка для испытания образцов материалов при сложном напряженном состоянии / В.П. Власов, И.Н. Андронов, Ю.Б. Какулия. - 4908828/28; заявл. 07.02.91; опубл. 15.04.93, бюл. №14: чертеж]. Она позволяла сообщать образцу постоянные во времени растягивающие усилия величиной до 5000 Н.
Нагрев производят электропечью. Температуру в процессе эксперимента регистрируют при помощи милливольтметра М2038, подключенного к хромель-копелевой термопаре, спай которой подсоединяют к рабочей части образца. Для контроля однородности нагрева образца устанавливают две термопары в различных точках его рабочей части. Скорость изменения температуры составляет 0.02°C с-1. Для получения результата изобретения полуфабрикат, находящийся в мартенситном состоянии при температуре 23°C, нагружают заданной растягивающей силой, сообщая ему фиксированное значение нормальных напряжений, после чего нагревают до 142°C, далее частично снимают нагрузку, уменьшая значения напряжений вчетверо, и охлаждают до исходной температуры. После этого термоциклирование через интервалы мартенситных превращений повторяют до заметного появления шейки, в том числе вплоть до разрушения образца. Условное напряжение термоциклирования определяют по формуле σ=N/F0, где N - величина растягивающей силы, F0 - площадь поперечного сечения образца в исходном состоянии. Для оценки деформированного состояния в шейке используют истинные деформации, традиционно используемые в курсе сопротивления материалов [Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 592 с.], εи=(F0/F-1)- 100%, где F - текущее значение площади поперечного сечения. Погрешности определения величин σ и εи не превышали 1 МПа и 0.4% соответственно.
Пример 1. Образец термоциклируют в интервале температур 23-142°C в нагруженном состоянии на этапах нагревания и охлаждают в течение 18 термоциклов под растягивающими напряжениями на этапах нагревания и охлаждения 340 и 85 МПа соответственно, после чего определяют истинную остаточную деформацию в шейке и по длине образца. Пример показывает, что уже на 18 цикле сверхпластическая (истинная) деформация достигает 177.0%, что примерно в 180 раз превосходит сверхпластическую деформацию, заявленную в прототипе.
Пример 2. Образец термоциклируют в интервале температур 23-142°C в нагруженном состоянии на этапах нагревания и охлаждения в течение 22 термоциклов под растягивающими напряжениями на этапах нагревания и охлаждения 340 и 85 МПа соответственно вплоть до разрушения, после чего образец соединяют по излому и измеряют истинную деформацию в шейке и по длине образца. Пример показывает, что на 22 цикле сверхпластическая (истинная) деформация достигает 343.2%, что примерно в 340 раз превосходит сверхпластическую деформацию, заявленную в прототипе.
Claims (2)
1. Способ термомеханической обработки полуфабрикатов из сплава никелида титана, включающий термоциклирование через интервал обратного мартенситного превращения, отличающийся тем, что термоциклирование начинают из мартенситного состояния при температуре 23°C и осуществляют в интервале температур до 142°C под действием постоянных растягивающих напряжений на этапах нагрева и охлаждения, причем отношение значений напряжений на этапах нагрева к напряжениям на этапах охлаждения равно 4.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напряжения на этапах нагрева и этапах охлаждения составляют 340 и 85 МПа соответственно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014104956/02A RU2564772C2 (ru) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | Способ термомеханической обработки полуфабрикатов из сплава никелида титана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014104956/02A RU2564772C2 (ru) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | Способ термомеханической обработки полуфабрикатов из сплава никелида титана |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014104956A RU2014104956A (ru) | 2015-08-20 |
RU2564772C2 true RU2564772C2 (ru) | 2015-10-10 |
Family
ID=53880018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014104956/02A RU2564772C2 (ru) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | Способ термомеханической обработки полуфабрикатов из сплава никелида титана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564772C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2724747C1 (ru) * | 2019-06-18 | 2020-06-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Способ термомеханической обработки сплавов на основе никелида титана для реализации эффекта памяти формы |
RU2792037C1 (ru) * | 2021-01-29 | 2023-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ухтинский государственный технический университет" | Способ задания деформационных свойств в образцах из сплава никелида титана тн-1 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU697600A1 (ru) * | 1977-12-14 | 1979-11-15 | Сибирский Физико-Технический Институт Им. В.Д.Кузнецова При Томском Ордена Трудового Красного Знамени Государственном Университете Им. В.В.Куйбышева | Способ обработки сплавов на основе никелид титана |
US4665906A (en) * | 1983-10-14 | 1987-05-19 | Raychem Corporation | Medical devices incorporating sim alloy elements |
RU2201470C2 (ru) * | 1997-04-25 | 2003-03-27 | Литана Лтд. | Способ получения сплава с двойной памятью формы и способ изготовления устройств из этого сплава |
-
2014
- 2014-02-11 RU RU2014104956/02A patent/RU2564772C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU697600A1 (ru) * | 1977-12-14 | 1979-11-15 | Сибирский Физико-Технический Институт Им. В.Д.Кузнецова При Томском Ордена Трудового Красного Знамени Государственном Университете Им. В.В.Куйбышева | Способ обработки сплавов на основе никелид титана |
US4665906A (en) * | 1983-10-14 | 1987-05-19 | Raychem Corporation | Medical devices incorporating sim alloy elements |
RU2201470C2 (ru) * | 1997-04-25 | 2003-03-27 | Литана Лтд. | Способ получения сплава с двойной памятью формы и способ изготовления устройств из этого сплава |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АНДРОНОВ И.Н. и др., Деормационные эффекты в никелиде титана после тренировки изотермическим механоциклированием. Известия Коми научного центра УрО РАН, Выпуск 2(10), Сыктывкар, 2012, с.98-103. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2724747C1 (ru) * | 2019-06-18 | 2020-06-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Способ термомеханической обработки сплавов на основе никелида титана для реализации эффекта памяти формы |
RU2792037C1 (ru) * | 2021-01-29 | 2023-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ухтинский государственный технический университет" | Способ задания деформационных свойств в образцах из сплава никелида титана тн-1 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014104956A (ru) | 2015-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhou et al. | Dynamic shear characteristics of titanium alloy Ti-6Al-4V at large strain rates by the split Hopkinson pressure bar test | |
Li et al. | Evolution of microstructure and tensile properties during the three-stage heat treatment of TA19 titanium alloy | |
RU2012136150A (ru) | Получение высокопрочного титана | |
BR112013005795B1 (pt) | método de refinar um tamanho de grão de uma peça de trabalho compreendendo um material metálico selecionado de titânio e uma liga de titânio | |
WO2012015602A1 (en) | Hot stretch straightening of high strength alpha/beta processed titanium | |
Sun et al. | Microstructure and superplasticity of TA15 alloy | |
Balasundar et al. | Hot working and geometric dynamic recrystallisation behaviour of a near-α titanium alloy with acicular microstructure | |
Wang et al. | Constitutive equation for the hot deformation behavior of Csf/AZ91D composites and its validity for numerical simulation | |
CN105734473A (zh) | 一种tc17钛合金的等温锻造组织控制方法 | |
Shang et al. | Application of high-frequency induction heating apparatus to heat treatment of 6061 aluminum alloy | |
Ouyang et al. | Dynamic globularization behavior of Ti–6Al–3Mo–2Zr–2Sn–2Nb–1Cr alloy with initial lamellar microstructure during hot working | |
RU2564772C2 (ru) | Способ термомеханической обработки полуфабрикатов из сплава никелида титана | |
Zhang et al. | Tension behavior of Ti–6.6 Al–3.3 Mo–1.8 Zr–0.29 Si alloy over a wide range of strain rates | |
Li et al. | Simulation of hot deformation of TiAl based alloy containing high Nb | |
Popov et al. | Effect of quenching temperature on structure and properties of titanium alloy: Physicomechanical properties | |
Dong et al. | Dynamic spheroidization kinetics behavior of Ti–6.5 Al–2Zr–1Mo–1V alloy with lamellar microstructure | |
CN102758159B (zh) | 通过锻造和热处理获得钛合金三态组织的方法 | |
Fallahi et al. | Effect of heat treatment on mechanical properties of ECAPed 7075 aluminum alloy | |
Ibrahim et al. | Microstructure evolution and mechanical properties of heat treated LCB titanium alloy | |
Zan et al. | Strain rate effect on the tensile behavior of Duplex Ti–46.5 Al–2Nb–2Cr intermetallics at elevated temperatures | |
CN109207892B (zh) | 一种变形双相钛合金的组织控制工艺 | |
Shivaramu et al. | Effect of ageing on damping characteristics of Cu-Al-Be-Mn quaternary shape memory alloys | |
Aksenov et al. | Experimental investigation of Ti-Al-V alloy superplastic behavior | |
Shi et al. | Isothermal Compression and Concomitant Dynamic Recrystallization Behavior of Ti-6.5 Al-3.5 Mo-1.5 Zr-0.3 Si Alloy with Initial Martensitic Microstructure | |
RU2562186C1 (ru) | Способ получения деформируемой заготовки из титанового сплава |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160212 |