RU2583222C1 - Method of producing nano-structured coatings of titanium-nickel-zirconium with shape memory effect - Google Patents

Method of producing nano-structured coatings of titanium-nickel-zirconium with shape memory effect Download PDF

Info

Publication number
RU2583222C1
RU2583222C1 RU2014154311/02A RU2014154311A RU2583222C1 RU 2583222 C1 RU2583222 C1 RU 2583222C1 RU 2014154311/02 A RU2014154311/02 A RU 2014154311/02A RU 2014154311 A RU2014154311 A RU 2014154311A RU 2583222 C1 RU2583222 C1 RU 2583222C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plastic deformation
shape memory
stage
memory effect
carried out
Prior art date
Application number
RU2014154311/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Олегович Русинов
Жесфина Михайловна Бледнова
Владимир Викторович Шишкалов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ")
Priority to RU2014154311/02A priority Critical patent/RU2583222C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2583222C1 publication Critical patent/RU2583222C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/52Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation more than one element being diffused in one step
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009Forming specific nanostructures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to deformation-thermal treatment of titanium-nickel-zirconium coatings with shape memory effect, and can be used in metallurgy, machine building and medicine. Method of producing nano-structured coating of titanium-nickel-zirconium with shape memory effect, involving coating surface by means of high-temperature infliction metal powder with shape memory effect and thermo-mechanical treatment of obtained coating that consists of plastic deformation of coating, carried out in stages, and annealing, wherein annealing is performed after each stage of plastic deformation and quenching is performed after stages of thermo-mechanical treatment with subsequent cooling in liquid nitrogen, as powder applied on surface used mixture of titanium (Ti), nickel (Ni) and zirconium (Zr), and application of powder is carried out by diffusion metallization, wherein plastic deformation of obtained coating is carried out in five stages, at first stage in temperature range of 400-450 °C with degree of plastic deformation of ε ≥ 2.5%, at second stage in temperature range of 480-500 °C with degree of plastic deformation of ε ≥ 5%, at the third stage in the range of temperatures 500-520 °C with degree of plastic deformation of ε ≥ 7 % on fourth stage at 520-550 °C with degree of plastic deformation of ε ≥ 12 %, fifth stage is at 550-600 °C with degree of plastic deformation of ε ≥ 15 %.
EFFECT: production of nano-structured TiNiZr coating with shape memory effect.
3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке покрытий титан-никель-цирконий с эффектом памяти формы, и может быть использовано в металлургии, машиностроении и медицине.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to heat-treatment of titanium-nickel-zirconium coatings with a shape memory effect, and can be used in metallurgy, mechanical engineering, and medicine.

Известны способы получения покрытий с эффектом памяти формы TiNiZr (Материалы с эффектом памяти формы: Справ. изд. / Под ред. Лихачева В.А. - Т. 1. - СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1997. - 424 с. / Т. 2. - СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1998. - 374 с. / Т. 3 - СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1998, 474 с. / Т. 4. - СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1998. - 268 с. К. Ооцука, К. Симидзу, Ю. Судзуки и др. Сплавы с эффектом памяти формы / Под ред. Х. Фунакубо. Пер. с японск. - М.: Металлургия, 1990. - 224 с.).Known methods for producing coatings with a shape memory effect TiNiZr (Materials with a shape memory effect: Ed. Ed. / Under the editorship of Likhachev V.A. - T. 1. - SPb .: Publishing house of the NIIH SPbSU, 1997. - 424 p. / T. 2. - SPb .: Publishing house of the NIIH SPbU, 1998. - 374 p. / T. 3 - SPb .: Publishing house of the NIIH SPbU, 1998, 474 p. / T. 4. - SPb .: Publishing - at the Research Institute of St. Petersburg State University, 1998. - 268 pp. K. Ootsuka, K. Shimizu, Yu. Suzuki and others. Alloys with the effect of shape memory / Ed. by H. Funakubo. Translated from Japanese. - M .: Metallurgy, 1990 . - 224 p.).

Недостатком покрытий с эффектом памяти формы являются их низкие прочностные характеристики.The disadvantage of coatings with the effect of shape memory is their low strength characteristics.

Известен способ получения наноструктурированных покрытий никель-алюминий с эффектом памяти формы на стали, включающий нанесение покрытия при помощи плазменной наплавки порошка NiAl с эффектом памяти формы, закалку при температуре 1000-1200°C с последующим охлаждением в жидком азоте, последующее проведение пластической деформации покрытия в три этапа, на первом этапе - в интервале температур 300-350°C со степенью пластической деформации = 4,5-10%, на втором этапе - в интервале температур 350-400°C со степенью пластической деформации = 10-15%, на третьем этапе в интервале температур 400-480°C со степенью пластической деформации = 15-40%, при этом после каждого этапа пластической деформации проводят отжиг при температуре 500-600°C в течение 1-1,5 ч (патент РФ №2398027).A known method for producing nanostructured nickel-aluminum coatings with shape memory effect on steel, including coating using plasma deposition of NiAl powder with shape memory effect, quenching at a temperature of 1000-1200 ° C, followed by cooling in liquid nitrogen, followed by plastic deformation of the coating in three stages, at the first stage - in the temperature range 300-350 ° C with a degree of plastic deformation = 4.5-10%, at the second stage - in the temperature range 350-400 ° C with a degree of plastic deformation = 10-15%, third stage in the range 400-480 ° C temperature with a degree of plastic deformation = 15-40%, while after each stage of plastic deformation is carried out annealing at a temperature of 500-600 ° C for 1-1.5 h (RF Patent №2398027).

Недостатком покрытия с эффектом памяти формы NiAl являются его низкие прочностные характеристики, пластичность и износостойкость.The disadvantage of coating with a NiAl shape memory effect is its low strength characteristics, ductility and wear resistance.

Задачей предложенного изобретения является получение наноструктурированного покрытия титан-никель-цирконий (TiNiZr) с эффектом памяти формы.The objective of the invention is to obtain a nanostructured coating of titanium-nickel-zirconium (TiNiZr) with a shape memory effect.

Техническим результатом является повышение прочностных характеристик, пластичности и износостойкости сплавов TiNiZr с эффектом памяти формы.The technical result is to increase the strength characteristics, ductility and wear resistance of TiNiZr alloys with a shape memory effect.

Технический результат достигается тем, что способ получения наноструктурированных покрытий титан-никель-цирконий с эффектом памяти формы включает нанесение на поверхность при помощи высокотемпературных нанесений порошка металлов с эффектом памяти формы и термомеханическую обработку полученного покрытия, предусматривающую пластическую деформацию покрытия, проводимую по этапам, и отжиг, причем отжиг проводят после каждого этапа пластической деформации, а закалку проводят после этапов термомеханической обработки с последующим охлаждением в жидком азоте, при этом в качестве порошка, наносимого на поверхность, используют смесь титана (Ti), никеля (Ni) и циркония (Zr), а само нанесение порошка осуществляют путем диффузионной металлизации, при этом пластическую деформацию полученного покрытия проводят в пять этапов, на первом этапе в интервале температур 400-450°C со степенью пластической деформации ε≥2,5%, на втором этапе в интервале температур 480-500°C со степенью пластической деформации ε≥5%, на третьем этапе в интервале температур 500-520°C со степенью пластической деформации ε≥7%, на четвертом этапе в интервале температур 520-550°C со степенью пластической деформации ε≥12%, на пятом этапе в интервале температур 550-600°C со степенью пластической деформации ε≥15%, а отжиг проводят после каждого этапа пластической деформации при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 часа, пластическую деформацию покрытия осуществляют обкаткой трехроликовым приспособлением в радиальном направлении, покрытие с эффектом памяти формы содержит цирконий 15-20%.The technical result is achieved by the fact that the method of producing nanostructured coatings of titanium-nickel-zirconium with shape memory effect involves applying to the surface using high-temperature coatings of metal powder with a shape memory effect and thermomechanical processing of the resulting coating, which involves plastic deformation of the coating carried out in stages, and annealing moreover, annealing is carried out after each stage of plastic deformation, and hardening is carried out after the stages of thermomechanical processing with subsequent cooling a mixture of titanium (Ti), nickel (Ni) and zirconium (Zr), and the powder itself is carried out by diffusion metallization, and plastic deformation of the resulting coating is carried out in five stages, in the first stage in the temperature range 400-450 ° C with a degree of plastic deformation ε≥2.5%, in the second stage in the temperature range of 480-500 ° C with a degree of plastic deformation ε≥5%, in the third stage in the temperature range 500-520 ° C with a degree of plastic deformation ε≥7%, in the fourth stage in the temperature range 520-550 ° C with a degree of plastic deformation ε≥12%, in the fifth stage in the temperature range 550-600 ° C with a degree of plastic deformation ε≥15%, and annealing is carried out after each stage of plastic deformation at a temperature 600-800 ° C for 0.5-1 hours, plastic deformation of the coating is carried out by rolling in a three-roll device in the radial direction, the coating with the shape memory effect contains 15-20% zirconium.

За счет того, что мы проводим пятиэтапную пластическую деформацию, происходит активизация релаксаций благодаря генерации вакансий или областей свободного объема атомарного размера, также оптимально подобранной степени деформации без разрушения полученной структуры. Фаза нанокристаллизуется за счет высокой скорости аннигиляции в ней дефектов деформации. Увеличение количества этапов термомеханической обработки приводит к уменьшению размера структуры (зерен) в покрытии TiNiZr. Предложенный способ обеспечивает получение наноструктуры с размером зерен 5-50 нм на стальных образцах покрытых TiNiZr с эффектом памяти формы и позволяет управлять параметрами наноструктурированного сплава TiNiZr, обеспечивая тем самым высокие прочностные свойства, высокую пластичность и износостойкость. Наличие Zr в сплаве позволяет повысить пластичность и износостойкость.Due to the fact that we carry out five-stage plastic deformation, relaxation is activated due to the generation of vacancies or free-volume regions of atomic size, also an optimally selected degree of deformation without destroying the resulting structure. The phase is nanocrystallized due to the high rate of annihilation of strain defects in it. An increase in the number of thermomechanical processing steps leads to a decrease in the size of the structure (grains) in the TiNiZr coating. The proposed method provides the production of a nanostructure with a grain size of 5-50 nm on steel samples coated with TiNiZr with a shape memory effect and allows you to control the parameters of the nanostructured TiNiZr alloy, thereby ensuring high strength properties, high ductility and wear resistance. The presence of Zr in the alloy allows to increase ductility and wear resistance.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Порошок TiNiZr с эффектом памяти формы Ti (31-36%) Ni (49%) Zr (15-20%) наносят при помощи диффузионной металлизации на стержень из стали 3 диаметром 8-10 мм и длиной 80-100 мм, получают покрытие толщиной 0,05-0,1 мм, далее покрытие (сплав) с эффектом памяти формы TiNiZr подвергают интенсивной пластической деформации. Пластическую деформацию покрытия с эффектом памяти формы TiNiZr проводят в пять этапов.TiNiZr powder with a shape memory effect Ti (31-36%) Ni (49%) Zr (15-20%) is applied by diffusion metallization to a steel rod 3 with a diameter of 8-10 mm and a length of 80-100 mm, and a coating is obtained with a thickness 0.05-0.1 mm, then a coating (alloy) with a TiNiZr shape memory effect is subjected to intense plastic deformation. Plastic deformation of a TiNiZr shape memory effect coating is carried out in five steps.

На первом этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 400-450°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 10-15 проходов с целью накопления степени деформации ε=2,5-4,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. На втором этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 480-500°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 20-35 проходов с целью накопления степени деформации ε=5-6,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. На третьем этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 500-520°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 40-55 проходов с целью накопления степени деформации ε=7-11,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. На четвертом этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 520-550°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 60-75 проходов с целью накопления степени деформации ε=12-14,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. На пятом этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 550-600°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 80-95 проходов с целью накопления степени деформации ε=15-17,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. После пяти этапов термомеханической обработки осуществляют закалку при температуре 800-1000°C с последующим охлаждением в жидком азоте сплава TiNiZr с эффектом памяти формы. Отжиг проводят при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч для повышения технологической пластичности и формирования определенного типа наноструктурированного состояния с одновременным увеличением прочности и пластичности сплава, придания сплаву эффекта памяти формы.At the first stage, plastic deformation of the alloy with a TiNiZr shape memory effect is carried out in the temperature range 400-450 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction in 10-15 passes in order to accumulate the degree of deformation ε = 2.5-4.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. At the second stage, plastic deformation of a TiNiZr shape memory alloy is carried out in the temperature range 480-500 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction for 20-35 passes with the aim of accumulating the degree of deformation ε = 5-6.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. At the third stage, plastic deformation of a TiNiZr shape memory alloy is carried out in the temperature range 500-520 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction for 40-55 passes in order to accumulate the degree of deformation ε = 7-11.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. At the fourth stage, plastic deformation of a TiNiZr shape memory alloy is carried out in the temperature range 520-550 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction for 60-75 passes in order to accumulate the degree of deformation ε = 12-14.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. At the fifth stage, plastic deformation of a TiNiZr shape memory alloy is carried out in the temperature range 550-600 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction for 80-95 passes with the aim of accumulating the degree of deformation ε = 15-17.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. After five stages of thermomechanical processing, quenching is performed at a temperature of 800-1000 ° C, followed by cooling to liquid nitrogen alloy TiNiZr with shape memory effect. Annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 h to increase technological plasticity and form a certain type of nanostructured state while increasing the strength and plasticity of the alloy, giving the alloy a shape memory effect.

Как показывают полученные результаты, пластическая деформация в трехроликовом приспособлении приводит к уменьшению размера зерен, увеличению адгезии, когезии и соответственно к более высокой прочности, пластичности, износостойкости и твердости сплава TiNiZr. Пример 1As the results show, plastic deformation in a three-roll device leads to a decrease in grain size, an increase in adhesion, cohesion and, accordingly, to higher strength, ductility, wear resistance and hardness of the TiNiZr alloy. Example 1

Порошок TiNiZr с эффектом памяти формы Ti (31-36%) Ni (49%) Zr (15-20%) наносят при помощи диффузионной металлизации на стержень из стали 3 диаметром 8-10 мм и длиной 80-100 мм, получают покрытие толщиной 0,05-0,1 мм, далее покрытие (сплав) с эффектом памяти формы TiNiZr подвергают интенсивной пластической деформации. Пластическую деформацию покрытия с эффектом памяти формы TiNiZr проводят в пять этапов.TiNiZr powder with a shape memory effect Ti (31-36%) Ni (49%) Zr (15-20%) is applied by diffusion metallization to a steel rod 3 with a diameter of 8-10 mm and a length of 80-100 mm, and a coating is obtained with a thickness 0.05-0.1 mm, then a coating (alloy) with a TiNiZr shape memory effect is subjected to intense plastic deformation. Plastic deformation of a TiNiZr shape memory effect coating is carried out in five steps.

На первом этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 400-450°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 10-15 проходов с целью накопления степени деформации ε=2,5-4,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. На втором этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 480-500°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 20-35 проходов с целью накопления степени деформации ε=5-6,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. На третьем этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 500-520°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 40-55 проходов с целью накопления степени деформации ε=7-11,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. На четвертом этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 520-550°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 60-75 проходов с целью накопления степени деформации ε=12-14,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. На пятом этапе пластическую деформацию сплава с эффектом памяти формы TiNiZr осуществляют в интервале температур 550-600°C при помощи обкатки в трехроликовом приспособлении в радиальном направлении за 80-95 проходов с целью накопления степени деформации ε=15-17,5%. После охлаждения стержня с деформируемым сплавом с эффектом памяти формы TiNiZr до комнатной температуры проводят отжиг при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч. После пяти этапов термомеханической обработки осуществляют закалку при температуре 800-1000°C с последующим охлаждением в жидком азоте сплава TiNiZr с эффектом памяти формы. Отжиг проводят при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 ч для повышения технологической пластичности и формирования определенного типа наноструктурированного состояния с одновременным увеличением прочности и пластичности сплава, придания сплаву эффекта памяти формы.At the first stage, plastic deformation of the alloy with a TiNiZr shape memory effect is carried out in the temperature range 400-450 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction in 10-15 passes in order to accumulate the degree of deformation ε = 2.5-4.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. At the second stage, plastic deformation of a TiNiZr shape memory alloy is carried out in the temperature range 480-500 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction for 20-35 passes with the aim of accumulating the degree of deformation ε = 5-6.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. At the third stage, plastic deformation of a TiNiZr shape memory alloy is carried out in the temperature range 500-520 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction for 40-55 passes in order to accumulate the degree of deformation ε = 7-11.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. At the fourth stage, plastic deformation of a TiNiZr shape memory alloy is carried out in the temperature range 520-550 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction for 60-75 passes in order to accumulate the degree of deformation ε = 12-14.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. At the fifth stage, plastic deformation of a TiNiZr shape memory alloy is carried out in the temperature range 550-600 ° C by running in a three-roll fixture in the radial direction for 80-95 passes with the aim of accumulating the degree of deformation ε = 15-17.5%. After cooling the rod with a wrought alloy with a TiNiZr shape memory effect to room temperature, annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 hours. After five stages of thermomechanical processing, quenching is performed at a temperature of 800-1000 ° C, followed by cooling to liquid nitrogen alloy TiNiZr with shape memory effect. Annealing is carried out at a temperature of 600-800 ° C for 0.5-1 h to increase technological plasticity and form a certain type of nanostructured state while increasing the strength and plasticity of the alloy, giving the alloy a shape memory effect.

Как показывают полученные результаты, пластическая деформация в трехроликовом приспособлении приводит к уменьшению размера зерен, увеличению адгезии, когезии и соответственно к более высокой прочности, пластичности, износостойкости и твердости сплава TiNiZr.As the results show, plastic deformation in a three-roll device leads to a decrease in grain size, an increase in adhesion, cohesion and, accordingly, to higher strength, ductility, wear resistance and hardness of the TiNiZr alloy.

Результаты испытаний сведены в таблицу 1.The test results are summarized in table 1.

Как видно из таблицы 1, полученное TiNiZr покрытие с эффектом памяти формы обладает повышенными механическими свойствами за счет повышения адгезии, получения наноструктурированного состояния, улучшаются пластические свойства покрытия с эффектом памяти формы.As can be seen from table 1, the obtained TiNiZr coating with a shape memory effect has improved mechanical properties due to increased adhesion, obtaining a nanostructured state, and the plastic properties of a coating with a shape memory effect are improved.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (3)

1. Способ получения наноструктурированных покрытий титан-никель-цирконий с эффектом памяти формы, включающий нанесение на поверхность при помощи высокотемпературного нанесения порошка металлов с эффектом памяти формы и термомеханическую обработку полученного покрытия, включающую пластическую деформацию покрытия, проводимую по этапам, и отжиг, причем отжиг проводят после каждого этапа пластической деформации, а закалку проводят после этапов термомеханической обработки с последующим охлаждением в жидком азоте, отличающийся тем, что в качестве порошка, наносимого на поверхность, используют смесь титана (Ti), никеля (Ni) и циркония (Zr), а нанесение порошка осуществляют путем диффузионной металлизации, при этом пластическую деформацию полученного покрытия проводят в пять этапов, на первом этапе в интервале температур 400-450°C со степенью пластической деформации ε≥2,5%, на втором этапе в интервале температур 480-500°C со степенью пластической деформации ε≥5%, на третьем этапе в интервале температур 500-520°C со степенью пластической деформации ε≥7%, на четвертом этапе в интервале температур 520-550°C со степенью пластической деформации ε≥12% и на пятом этапе в интервале температур 550-600°C со степенью пластической деформации ε≥15%, а отжиг проводят после каждого этапа пластической деформации при температуре 600-800°C в течение 0,5-1 часа.1. A method of producing nanostructured coatings of titanium-nickel-zirconium with a shape memory effect, comprising applying to the surface using high temperature application of metal powder with a shape memory effect and thermomechanical processing of the resulting coating, including plastic deformation of the coating, carried out in stages, and annealing, and annealing carried out after each stage of plastic deformation, and hardening is carried out after the stages of thermomechanical processing, followed by cooling in liquid nitrogen, characterized in that as the powder applied to the surface, a mixture of titanium (Ti), nickel (Ni) and zirconium (Zr) is used, and the powder is applied by diffusion metallization, while the plastic deformation of the resulting coating is carried out in five stages, at the first stage in the temperature range 400 -450 ° C with a degree of plastic deformation ε≥2.5%, at the second stage in the temperature range 480-500 ° C with a degree of plastic deformation ε≥5%, at the third stage in the temperature range 500-520 ° C with a degree of plastic deformation ε≥7%, at the fourth stage in the tempo interval atur 520-550 ° C with a degree of plastic deformation ε≥12% and at the fifth stage in the temperature range 550-600 ° C with a degree of plastic deformation ε≥15%, and annealing is carried out after each stage of plastic deformation at a temperature of 600-800 ° C within 0.5-1 hours. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластическую деформацию покрытия осуществляют обкаткой трехроликовым приспособлением в радиальном направлении.2. The method according to p. 1, characterized in that the plastic deformation of the coating is carried out by rolling in a three-roller device in the radial direction. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что получают покрытие с эффектом памяти формы, содержащее 15-20% циркония. 3. The method according to p. 1, characterized in that they receive a coating with a shape memory effect containing 15-20% zirconium.
RU2014154311/02A 2014-12-30 2014-12-30 Method of producing nano-structured coatings of titanium-nickel-zirconium with shape memory effect RU2583222C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154311/02A RU2583222C1 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Method of producing nano-structured coatings of titanium-nickel-zirconium with shape memory effect

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154311/02A RU2583222C1 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Method of producing nano-structured coatings of titanium-nickel-zirconium with shape memory effect

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2583222C1 true RU2583222C1 (en) 2016-05-10

Family

ID=55959848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014154311/02A RU2583222C1 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Method of producing nano-structured coatings of titanium-nickel-zirconium with shape memory effect

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2583222C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757656C1 (en) * 2021-02-19 2021-10-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for obtaining a coating from single-phase nickel titanate on a corundum substrate

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007136777A2 (en) * 2006-05-17 2007-11-29 G & H Technologies Llc Wear resistant coating
RU2352686C2 (en) * 2003-09-29 2009-04-20 ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ (э Нью-Йорк Корпорейшн) Nano-structural coating system, components and corresponding methods of manufacturing
RU2398027C1 (en) * 2008-12-29 2010-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Procedure for production of nano-structured nickel-aluminium coating on steel with shape memory effect
RU2434073C9 (en) * 2005-05-05 2012-12-27 Х.К. Штарк Гмбх Procedure for coating surface of substrate and product with applied coating

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2352686C2 (en) * 2003-09-29 2009-04-20 ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ (э Нью-Йорк Корпорейшн) Nano-structural coating system, components and corresponding methods of manufacturing
RU2434073C9 (en) * 2005-05-05 2012-12-27 Х.К. Штарк Гмбх Procedure for coating surface of substrate and product with applied coating
WO2007136777A2 (en) * 2006-05-17 2007-11-29 G & H Technologies Llc Wear resistant coating
RU2398027C1 (en) * 2008-12-29 2010-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Procedure for production of nano-structured nickel-aluminium coating on steel with shape memory effect

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757656C1 (en) * 2021-02-19 2021-10-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for obtaining a coating from single-phase nickel titanate on a corundum substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2398027C1 (en) Procedure for production of nano-structured nickel-aluminium coating on steel with shape memory effect
Zhang et al. Tensile deformation and fracture characteristics of delta-processed Inconel 718 alloy at elevated temperature
Behjati et al. Effect of annealing temperature on nano/ultrafine grain of Ni-free austenitic stainless steel
Sharkeev et al. Microstructure and mechanical properties of nanostructured and ultrafine-grained titanium and the zirconium formed by the method of severe plastic deformation
Lopatin et al. Mathematical modeling of radial-shear rolling of the VT6 titanium alloy under conditions of formation of a globular structure
ATE463588T1 (en) PRODUCTS MADE OF HIGH-STRENGTH ALUMINUM ALLOY AND PRODUCTION PROCESSES THEREOF
Lin et al. Influence of grain size and texture on the yield strength of Mg alloys processed by severe plastic deformation
RU2019133673A (en) METASTABLE BETA-TITANIUM ALLOY, HOUR SPRING BASED ON SUCH ALLOY AND METHOD OF ITS PRODUCTION
Tikhonova et al. Submicrocrystalline austenitic stainless steel processed by cold or warm high pressure torsion
Asl et al. The effects of shape-setting on transformation temperatures of pseudoelastic shape memory alloy springs
RU2583222C1 (en) Method of producing nano-structured coatings of titanium-nickel-zirconium with shape memory effect
Sharkeev et al. Microstructure and mechanical properties of Ti40Nb alloy after severe plastic deformation
Alizadeh et al. Evaluation of Cu-26Zn-5Al shape memory alloy fabricated by accumulative roll bonding process
Gunderov et al. Microstructure and mechanical properties of the SPD-processed TiNi alloys
Fu et al. Grain refining of a Ti-6Al-4V alloy by high-pressure torsion and low temperature superplasticity
RU2614226C1 (en) Method of producing nanostructured coating of titanium-nickel-hafnium with high-temperature shape memory effect on steel
RU2482197C1 (en) Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels
JP2014227601A (en) Ti-Al-BASED ALLOY INGOT HAVING DUCTILITY AT ROOM TEMPERATURE
RU2536125C1 (en) Method of heat treatment of products from titanium alloy vt16
CN103212570B (en) The semi-tandem rolling processing method of the large high piece-weight wire rod of the Ni-based marmem of titanium
Kawalla et al. Deformation Behaviour and Microstructure Development of Magnesium AZ 31 Alloy During Hot and Semi‐hot Deformation
TW201124642A (en) Method for locking a nut made out of a material with a low plastic deformation capacity
Singh et al. An experimental evaluation of the microstructure, mechanical and functional fatigue properties of the boron-doped Cu-Al-Be SMA wires
RU2685622C1 (en) Method of obtaining long ribs of ultra-fine-grain titanium-nickel alloys with shape memory effect
RU2586188C1 (en) Method for intensive plastic deformation by torsion under high pressure with step-by-step heating

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201231