RU2753210C1 - METHOD FOR MANUFACTURING RODS FROM SUPERELASTIC ALLOYS BASED ON THE Ti-Zr-Nb SYSTEM - Google Patents
METHOD FOR MANUFACTURING RODS FROM SUPERELASTIC ALLOYS BASED ON THE Ti-Zr-Nb SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753210C1 RU2753210C1 RU2021104040A RU2021104040A RU2753210C1 RU 2753210 C1 RU2753210 C1 RU 2753210C1 RU 2021104040 A RU2021104040 A RU 2021104040A RU 2021104040 A RU2021104040 A RU 2021104040A RU 2753210 C1 RU2753210 C1 RU 2753210C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformation
- forging
- cross
- ingot
- diameter
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 7
- PZQADQWPBJVVGH-UHFFFAOYSA-N niobium titanium zirconium Chemical compound [Ti].[Zr].[Nb] PZQADQWPBJVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ni] Chemical compound [Ti].[Ni] HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B3/003—Rolling non-ferrous metals immediately subsequent to continuous casting, i.e. in-line rolling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения прутков из сверхупругих сплавов для медицинского применения.The invention relates to the field of metallurgy and can be used to produce rods from superelastic alloys for medical use.
Из уровня техники известен выбранный в качестве прототипа способ получения прутков из сплава системы никель-титан с эффектом памяти формы по патенту РФ №2162900, согласно которому сплав с эффектом памяти формы, изготавливают методом поперечно-винтовой прокатки или прессованием, с дальнейшей ротационной ковкой при температуре 450 - 950 °С.From the prior art, a method for producing rods from an alloy of the nickel-titanium system with a shape memory effect according to RF patent No. 2162900 is known, according to which an alloy with a shape memory effect is produced by the method of helical rolling or pressing, with further rotary forging at a temperature 450 - 950 ° C.
Задача, решаемая при создании заявленного способа, состоит в получении из слитков из сверхупругих сплавов системы Ti-Zr-Nb длинномерных (l>2000 мм) прутков мелких сечений (диаметром 3÷10 мм) c мелкодисперсной структурой (размер зерна 10÷30 мкм) и низким модулем Юнга (E = 30÷50 ГПа), при этом технический результат, достигаемый при решении такой задачи, состоит в повышении прочности (σв = 600÷800 МПа), высокой величины обратимой деформации (εобр = 4,0÷6,5 %) и сверхупругого поведения при комнатной температуре для дальнейшего их применения в области медицины.The problem to be solved when creating the claimed method consists in obtaining long ( l > 2000 mm) rods of small sections (3 ÷ 10 mm in diameter) with a fine structure (grain size 10 ÷ 30 μm) from ingots made of superelastic alloys of the Ti-Zr-Nb system and a low Young's modulus (E = 30 ÷ 50 GPa), while the technical result achieved when solving such a problem consists in an increase in strength (σ in = 600 ÷ 800 MPa), a high value of reversible deformation (ε arr = 4.0 ÷ 6.5%) and superelastic behavior at room temperature for their further application in the field of medicine.
Для достижения такого результата предлагается способ изготовления прутка из сверхупругого сплава системы титан-цирконий-ниобий, включающий получение полуфабриката поперечно-винтовой прокаткой из слитка и ротационную ковку полуфабриката на пруток окончательного размера, при этом, перед поперечно-винтовой прокаткой слиток подвергают мультиосевой ковке с истинной степенью деформации, составляющей 0,15-0,25 от общей истинной степени деформации, а винтовую прокатку выполняют с истинной степенью деформации, составляющей 0,45-0,65 от общей истинной степени деформации.To achieve this result, a method is proposed for manufacturing a rod from a superelastic alloy of the titanium-zirconium-niobium system, including obtaining a semi-finished product by cross-helical rolling from an ingot and rotational forging of a semi-finished product onto a bar of final size, while, before cross-helical rolling, the ingot is subjected to multiaxial forging with true the degree of deformation, which is 0.15-0.25 of the total true degree of deformation, and screw rolling is performed with the true degree of deformation, which is 0.45-0.65 of the total true degree of deformation.
Дополнительно, мультиосевую ковку, поперечно-винтовую прокатку и ротационную ковку ведут с промежуточными выдержками при температурах 950÷1050 °С, 900÷950 °С и 600÷750 °С, соответственно.Additionally, multi-axis forging, cross-helical rolling and rotary forging are carried out with intermediate holdings at temperatures of 950 ÷ 1050 ° C, 900 ÷ 950 ° C and 600 ÷ 750 ° C, respectively.
Идеология заявленного способа построена на трехэтапной высокотемпературной термомеханическая обработке (ТМО) - пластическом деформировании по схеме «мультиосевая ковка (МОК) + поперечно-винтовая прокатка (ПВП) + ротационная ковка (РК)», с соблюдением последовательности и регламентации долей каждого процесса от общей степени истинной деформации.The ideology of the claimed method is based on a three-stage high-temperature thermomechanical treatment (TMT) - plastic deformation according to the scheme "multiaxial forging (MC) + helical rolling (PVP) + rotary forging (RC)", observing the sequence and regulation of the shares of each process from the total degree true deformation.
Этап 1. Исходный слиток (литая заготовка) из сверхупругого сплава системы Ti-Zr-Nb в силу своей природы характеризуется наличием ликвационной пористости и рыхлости, крупнозернистой структурой, ослабленной межзеренной связью, и, как следствие, весьма ограниченной деформируемостью. Как следствие, мультиосевая ковка (МОК) происходит в условиях неравномерного объемного сжатия с чередованием направления приложения деформирующих усилий, что наиболее благоприятно сказывается на начальной деформации литой структуры. Таким образом, МОК призвана полностью устранить пористость и рыхлость структуры исходного слитка, выполнить первичное дробление литых кристаллитов, повысить прочность границ зерен и, что наиболее существенно, повысить деформируемость заготовок и её способность деформироваться остаточно без макроразрушений на следующем этапе 2, в условиях развитых сдвиговых деформаций.Stage 1. The original ingot (cast billet) from a superelastic alloy of the Ti-Zr-Nb system, by its nature, is characterized by the presence of segregation porosity and looseness, a coarse-grained structure, weakened by intergranular bond, and, as a consequence, very limited deformability. As a consequence, multiaxial forging (MCF) occurs under conditions of uneven volumetric compression with alternating directions of application of deforming forces, which most favorably affects the initial deformation of the cast structure. Thus, the MOC is designed to completely eliminate the porosity and looseness of the structure of the initial ingot, to perform primary crushing of cast crystallites, to increase the strength of grain boundaries and, most importantly, to increase the deformability of workpieces and its ability to deform residually without macrofracture at the next stage 2, under conditions of developed shear deformations. ...
Истинная степень деформации εМОК при МОК должна составлять 0,15÷0,25 от общей истинной степени деформации εΣ = εМОК+εПВП+εРК. Если доля εМОК <0,15εΣ, то начальная проработка структуры исходного слитка становится недостаточной для искомого повышения деформируемости, что ведет к критическому возрастанию опасности разрушения исходного слитка на втором этапе. При εМОК > 0,25εΣ недопустимо снижается доля последующих этапов для достижения общего технического результата. Схема МОК эффективно реализуется на относительно коротких заготовках, которые сохраняют продольную устойчивость при деформации сжатия вдоль длинной оси после очередной кантовки. С увеличением εМОК возрастает длина поковки и увеличивается склонность к потере устойчивости при очередной осадке в направлении длинной оси.The true degree of deformation ε MOK at MOK should be 0.15 ÷ 0.25 of the total true degree of deformation ε Σ = ε MOK + ε PVP + ε RK . If the fraction ε MOK <0.15ε Σ , then the initial study of the structure of the original ingot becomes insufficient for the desired increase in deformability, which leads to a critical increase in the risk of destruction of the original ingot at the second stage. When ε MOC > 0.25ε Σ, the share of subsequent stages in order to achieve the overall technical result is inadmissibly reduced. The MOC scheme is effectively implemented on relatively short workpieces that retain longitudinal stability during compression deformation along the long axis after the next tilting. With an increase in ε WOC , the length of the forging increases and the tendency to loss of stability during the next upsetting in the direction of the long axis increases.
Плотность металла после первого этапа достигает 100% от теоретической, размер зерна 100-200 мкм.The density of the metal after the first stage reaches 100% of the theoretical, the grain size is 100-200 microns.
Этап 2. Поперечно-винтовая прокатка (ПВП) выполняет функцию основного структурообразующего фактора, обеспечивающего интенсивное дробление структуры слитка и повышающего пластические и физико-механические свойства металла.Stage 2. Cross-helical rolling (PVP) performs the function of the main structure-forming factor, providing intensive crushing of the ingot structure and increasing the plastic and physical-mechanical properties of the metal.
Интервал истинной степени деформации при ПВП εПВП составляет 0,45÷0,65 от суммарной истинной степени деформации при МОК, ПВП и РК, т.е. εПВП = (0,45÷0,65)εΣ The interval of the true degree of deformation at PVP ε PVP is 0.45 ÷ 0.65 of the total true degree of deformation at MOC, PVP and RK, i.e. ε PVP = (0.45 ÷ 0.65) ε Σ
Значение εПВП меньше 0,45 недостаточно для требуемого измельчения структуры и повышения пластических свойств металла и ведет к возможному образованию разрывов при ротационной ковке на третьем этапе. В случае, если значение εПВП превышает 0,65 от εΣ, то образуется чрезмерный градиент структуры и свойств по сечению получаемых прутков, а, кроме того, становится затруднительным получение прутков диаметром менее 10 мм.The value of ε PVP less than 0.45 is not enough for the required refinement of the structure and an increase in the plastic properties of the metal and leads to the possible formation of breaks during rotary forging at the third stage. If the value of ε PVP exceeds 0.65 of ε Σ , then an excessive gradient of structure and properties is formed over the cross section of the resulting rods, and, in addition, it becomes difficult to obtain rods with a diameter of less than 10 mm.
В результате формируется градиентная структура по сечению прутка с размером зерна от 20 до 100 мкм. Сплав в этом состоянии обладает высокими характеристиками пластичности (относительное удлинение до разрушения 20-40%) но невысокой прочностью (σв = 500-600 МПа).As a result, a gradient structure is formed along the section of the bar with a grain size of 20 to 100 μm. The alloy in this condition has high characteristics of ductility (elongation to fracture of 20-40%) but low strength (σ in = 500-600 MPa).
Этап 3. Ротационная ковка (РК) применяется как финишная обработка для выравнивания градиентной структуры и получения прутков малого сечения (<10 мм). При этом достигается измельчение зеренной структуры до среднего размера зерна 10-40 мкм. Полученные прутковые полуфабрикаты обладают сочетанием низкого модуля Юнга (E = 30-50 ГПа), достаточно высокой прочности (σв = 600-800 МПа), высокой величины обратимой деформации (4,0-6,5 %) и сверхупругого поведения при комнатной температуре.Stage 3. Rotary forging (RC) is used as a finishing treatment to flatten the gradient structure and obtain small-section bars (<10 mm). This achieves a refinement of the grain structure to an average grain size of 10-40 microns. The resulting bar semi-finished products have a combination of low Young's modulus (E = 30-50 GPa), sufficiently high strength (σw = 600-800 MPa), high reversible deformation (4.0-6.5%), and superelastic behavior at room temperature.
Нижеследующий пример иллюстрирует практические аспекты реализации заявленного способа.The following example illustrates the practical aspects of the implementation of the claimed method.
Пример. Слиток сплава Ti-18Zr-15Nb (ат. %) был получен путем вакуумного дугового переплава (ВДП). ВДП проводили 4 раза для наиболее однородного распределения компонентов по всему объёму слитка.Example. An ingot of Ti-18Zr-15Nb alloy (at.%) Was obtained by vacuum arc remelting (VAR). VAR was carried out 4 times for the most uniform distribution of components throughout the ingot volume.
Мультиосевую ковку проводили в три этапа со скоростью деформации 6 мм/с:Multiaxial forging was carried out in three stages with a deformation rate of 6 mm / s:
- на первом этапе слиток сначала нагревали в печи в течении 2 часов с температуры 700 °С до 1000 °С с последующей выдержкой 1 час при температуре 1000 °С. Далее была произведена осадка заготовки при 1000 °С в торец на 25-30%. После производилась ковка на квадрат □120 мм со сменой оси деформации; - at the first stage, the ingot was first heated in a furnace for 2 hours from a temperature of 700 ° C to 1000 ° C, followed by holding for 1 hour at a temperature of 1000 ° C. Further, the billet was upset at 1000 ° C at the end by 25-30%. After that, forging was carried out into a square □ 120 mm with a change in the deformation axis;
- на втором этапе заготовку нагревали до 900 °С с последующей выдержкой 40 мин. Далее, аналогично первому этапу, была произведена осадка заготовки при 950 °С в торец на 25-30%. После производилась ковка на квадрат □105 мм; - at the second stage, the workpiece was heated to 900 ° C, followed by holding for 40 minutes. Further, similar to the first stage, the billet was upset at 950 ° C at the end by 25-30%. After that, forging was carried out into a square □ 105 mm;
- на третьем этапе заготовка загружалась в разогретую до 950 °С печь, затем печь с заготовкой была переведена на температуру 900 °С, время выдержки составило 40 минут. В момент выгрузки заготовки на деформацию температура печи опустилась до 920 °С. Осадка при температуре 920 °С в торец также составляла 25-30%; далее были проведены ковки на квадрат □92 мм и □87 мм, после чего осуществляли сбивание граней на круг, после чего диаметр заготовки составил ∅92 мм. Cуммарная относительная и истинная деформации, полный коэффициент вытяжки были рассчитаны исходя из начальных и конечных геометрических параметров для каждого этапа ковки. Полученную заготовку обточили до диаметра 85 мм для последующей поперечно-винтовой прокатки. Деформационные режимы процесса мультиосевой ковки представлены в таблице 1.- at the third stage, the workpiece was loaded into a furnace preheated to 950 ° C, then the furnace with the workpiece was transferred to a temperature of 900 ° C, the holding time was 40 minutes. At the moment of unloading the billet for deformation, the furnace temperature dropped to 920 ° C. The sediment at a temperature of 920 ° C at the end was also 25-30%; then forging on a square □ 92 mm and □ 87 mm were carried out, after which the edges were knocked down into a circle, after which the diameter of the workpiece was ∅92 mm. The total relative and true deformations, and the total stretch ratio were calculated based on the initial and final geometric parameters for each forging stage. The resulting billet was turned to a diameter of 85 mm for subsequent helical rolling. The deformation modes of the multi-axis forging process are presented in Table 1.
Таблица 1 Table 1
относительнаяrelative
деформацияdeformation
ε, %ε,%
λλ
полнfull
Поперечно-винтовая прокатка (ПВП) проходила поочерёдно на нескольких станах по достижению заготовкой определённых геометрических параметров. ПВП на трёхвалковом стане винтовой прокатки МИСИС-130Т проводили на заготовке с диаметром 85 мм, полученной по результатам мультиосевой ковки и обточки (см. выше). Заготовку нагревали до температуры 950 °С и выдерживали в течение 40 минут. Прокатку производили до диаметра 54 мм, после чего заготовку прокатывали на трёхвалковом стане винтовой прокатки МИСИС-100Т до диаметра 40,7 мм с предварительным подогревом в печи на температуре 950 °С в течение 15 минут. Заготовку разделили на 4 равные части и дальнейшую обработку производили по одинаковым геометрическим и деформационным параметрам. Далее прутки прокатывались на трёхвалковом министане винтовой прокатки 14-40 до диаметра 35,7 мм. В ходе операций образовался оксидный слой и для его удаления прутки были подвергнуты обточке до диаметра 30 мм. Дальнейшая обработка производилась на стане 10-30. Диаметр полученных заготовок 19,9 мм до чистовой обточки. Деформационные режимы ПВП представлены в таблице 2.Cross-helical rolling (PVP) was carried out alternately on several mills when the workpiece reached certain geometric parameters. PVP on a three-roll helical rolling mill MISIS-130T was carried out on a billet with a diameter of 85 mm, obtained from the results of multi-axis forging and turning (see above). The billet was heated to a temperature of 950 ° C and held for 40 minutes. Rolling was carried out to a diameter of 54 mm, after which the billet was rolled on a three-roll helical rolling mill MISIS-100T to a diameter of 40.7 mm with preheating in a furnace at a temperature of 950 ° C for 15 minutes. The workpiece was divided into 4 equal parts and further processing was carried out according to the same geometric and deformation parameters. Then the rods were rolled on a 14-40 three-roll minisan to a diameter of 35.7 mm. During the operations, an oxide layer was formed and to remove it, the rods were turned to a diameter of 30 mm. Further processing was carried out on the 10-30 mill. The diameter of the obtained blanks is 19.9 mm before finishing turning. Deformation modes of PVP are presented in Table 2.
Таблица 2 table 2
деформация, %deformation,%
λλ
λλ
полнfull
*Суммарные параметры деформации до и после обточки, соответственно.* Total parameters of deformation before and after turning, respectively.
Горячая ротационная ковка прутков Ti-Zr-Nb. После ПВП прутки с диаметром 19,9 мм были обточены до диаметра 17,6 мм для удаления поверхностного дефектного слоя. Заготовку перед началом ковки нагревали в электрической печи с нагревателями сопротивления до температуры 700 °С. Для замены байков между проходами на меньший диаметр заготовку помещали в печь. Оптическим пирометром осуществляли контроль температур. С уменьшением диаметра заготовки увеличивали скорость продольной подачи, что имело большое значение для режима течения металла в зоне деформации и получения качественной поверхности. После последнего прохода пруток охлаждали в воде. После РК прутки правили на правильно-полировальной машине за несколько проходов. Конечный диаметр чистовых прутков после шлифовальной обработки составил 5,5 мм. В таблице 3 представлены деформационные режимы горячей ротационной ковки (РК), в таблице 4 - суммарные параметры деформационных режимов для всех этапов термомеханической обработки.Hot rotary forging of Ti-Zr-Nb bars. After PVP, rods with a diameter of 19.9 mm were turned to a diameter of 17.6 mm to remove the surface defect layer. Before forging, the billet was heated in an electric furnace with resistance heaters to a temperature of 700 ° C. To replace the bikes between passes with a smaller diameter, the workpiece was placed in an oven. Temperature control was carried out with an optical pyrometer. With a decrease in the diameter of the workpiece, the longitudinal feed rate was increased, which was of great importance for the metal flow regime in the deformation zone and for obtaining a high-quality surface. After the last pass, the bar was cooled in water. After RC, the bars were straightened on a straightening-polishing machine in several passes. The final diameter of the finishing rods after grinding was 5.5 mm. Table 3 shows the deformation modes of hot rotary forging (RC), in table 4 - the total parameters of deformation modes for all stages of thermomechanical processing.
Таблица 3Table 3
деформация, %deformation,%
λλ
λλ
полнfull
Таблица 4Table 4
деформация, %deformation,%
*Суммарные параметры деформации до и после обточки соответственно в ходе операции* Total parameters of deformation before and after turning, respectively, during the operation
В результате всех операций был получен длинномерный пруток с диаметром 5,5 мм. Для изучения структурных характеристик в продольном и поперечном сечении были вырезаны 6 образцов высотой 4 мм из разных частей прутка и залиты двухкомпонентной заливочной смолой с быстрым отверждением на основе метилметакрилата в виде порошка и жидкости. Гладкую поверхность образцов после заливки получали путем многоступенчатой шлфовально-полировальной подготовки на шлифовальной машине. As a result of all operations, a long bar with a diameter of 5.5 mm was obtained. To study the structural characteristics in the longitudinal and cross sections, 6 samples with a height of 4 mm were cut from different parts of the bar and embedded in a two-component fast-curing casting resin based on methyl methacrylate in the form of powder and liquid. The smooth surface of the samples after pouring was obtained by multistage grinding and polishing preparation on a grinding machine.
Средний размер зерна был определён методом случайных секущих для всех подготовленных образцов. При помощи светового микроскопа были получены 9 микрофотографии для каждого подготовленного образца. На каждом изображении проводили по 15 параллельных линий с одинаковым интервалом. Были измерены длины участков секущей, попадающей на одно зерно, переведены в микрометры, для дальнейшего определения среднего размера зерна. В результате исследования было выявлено, что средний размер зерна для поперечного сечения составляет 19,5 мкм, для продольного сечения 24,7 мкм. Полученный пруток обладает достаточно мелкозернистой структурой, которая положительно влияет на функциональные свойства материала. The average grain size was determined by the random secant method for all prepared samples. Using a light microscope, 9 micrographs were obtained for each prepared sample. On each image, 15 parallel lines were drawn at the same interval. The lengths of the secant sections falling on one grain were measured, converted into micrometers, for further determination of the average grain size. As a result of the study, it was revealed that the average grain size for the cross section is 19.5 microns, for the longitudinal section it is 24.7 microns. The resulting bar has a fairly fine-grained structure, which has a positive effect on the functional properties of the material.
С целью изучения механических свойств из полученных прутков были подготовлены образцы для механических испытаний с длиной рабочей части 20 мм, диаметром 3 мм. Статические механические испытания на растяжение были проведены на разрывной машине со скоростью деформации 1 мм/мин. Были построены диаграммы «напряжение - деформация», из которых выявляли следующие значения: фазовый предел текучести σф, пересечение касательных линий области упругости и области текучести; модуль Юнга E на стадии упругости, тангенс угла наклона к касательной к области упругости; предел прочности σв, максимальное напряжение на полученной диаграмме «напряжение - деформация»; деформация до разрушения ε, максимальное значение деформации образца во время испытания. Циклические испытания проводились по схеме: «деформация на 1% - разгрузка» в каждом цикле с накоплением деформации до разрушения образца. По полученным диаграммам «напряжение - деформация» был рассчитан следующий параметр: максимальная обратимая деформация εобр, разность между наведённой и остаточной деформациями. Значения, полученные в результате механических испытаний после обработки представлены в таблице 5. Полученные прутковые полуфабрикаты обладают сочетанием низкого модуля Юнга (E = 42,6 ГПа), достаточно высокой прочности (σв = 641 МПа), высокой величины обратимой деформации (6,2 %) и сверхупругого поведения при комнатной температуре.In order to study the mechanical properties of the obtained rods, samples were prepared for mechanical tests with a working part length of 20 mm and a diameter of 3 mm. Static mechanical tensile tests were carried out on a tensile testing machine with a strain rate of 1 mm / min. Diagrams "stress - deformation" were constructed, from which the following values were identified: phase yield stress σ f , intersection of tangent lines of the elastic region and the yield region; Young's modulus E at the stage of elasticity, the tangent of the angle of inclination to the tangent to the elastic region; tensile strength σ in , maximum stress on the obtained stress-strain diagram; deformation before fracture ε, the maximum value of the sample deformation during the test. Cyclic tests were carried out according to the scheme: "deformation by 1% - unloading" in each cycle with the accumulation of deformation until the destruction of the sample. According to the obtained diagrams "stress - strain", the following parameter was calculated: the maximum reversible strain ε arr, the difference between the induced and permanent deformations. The values obtained by mechanical tests after treatment are shown in Table 5. The resulting semifinished Semifinished possess a combination of low Young's modulus (E = 42,6 GPa), a sufficiently high strength (σ in = 641 MPa), high values of reversible deformation (6,2 %) and superelastic behavior at room temperature.
Таблица 5Table 5
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104040A RU2753210C1 (en) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | METHOD FOR MANUFACTURING RODS FROM SUPERELASTIC ALLOYS BASED ON THE Ti-Zr-Nb SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104040A RU2753210C1 (en) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | METHOD FOR MANUFACTURING RODS FROM SUPERELASTIC ALLOYS BASED ON THE Ti-Zr-Nb SYSTEM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753210C1 true RU2753210C1 (en) | 2021-08-12 |
Family
ID=77349127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021104040A RU2753210C1 (en) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | METHOD FOR MANUFACTURING RODS FROM SUPERELASTIC ALLOYS BASED ON THE Ti-Zr-Nb SYSTEM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753210C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2771342C1 (en) * | 2021-08-31 | 2022-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | METHOD FOR PRODUCING LONG-LENGTH SEMI-FINISHED PRODUCTS FROM TiNiHf ALLOYS WITH HIGH-TEMPERATURE SHAPE MEMORY EFFECT |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2162900C1 (en) * | 2000-07-20 | 2001-02-10 | Закрытое акционерное общество Промышленный центр "МАТЭКС" | Method of rods production and method of producing wire from alloys of nickel-titanium system with shape memory effect and method of these alloys production |
JP2003003224A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | High-strength titanium alloy material, method of manufacturing for the same and golf club head using the alloy material |
CN101696480A (en) * | 2009-11-04 | 2010-04-21 | 天津科技大学 | Nickel-free biomedical titanium alloy Ti-Nb-Zr material and preparation method thereof |
RU2692003C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-06-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing rods from superplastic alloys of titanium-zirconium-niobium system |
RU2694099C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-07-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Method of producing fine wire from biocompatible tinbtazr alloy |
CN107739885B (en) * | 2017-10-10 | 2019-12-10 | 东南大学 | high-strength high-elasticity titanium alloy and preparation method thereof |
CN108677060B (en) * | 2018-04-25 | 2020-12-11 | 东南大学 | High-strength high-elasticity heat-resistant titanium alloy and preparation method thereof |
-
2021
- 2021-02-17 RU RU2021104040A patent/RU2753210C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2162900C1 (en) * | 2000-07-20 | 2001-02-10 | Закрытое акционерное общество Промышленный центр "МАТЭКС" | Method of rods production and method of producing wire from alloys of nickel-titanium system with shape memory effect and method of these alloys production |
JP2003003224A (en) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | High-strength titanium alloy material, method of manufacturing for the same and golf club head using the alloy material |
CN101696480A (en) * | 2009-11-04 | 2010-04-21 | 天津科技大学 | Nickel-free biomedical titanium alloy Ti-Nb-Zr material and preparation method thereof |
CN107739885B (en) * | 2017-10-10 | 2019-12-10 | 东南大学 | high-strength high-elasticity titanium alloy and preparation method thereof |
CN108677060B (en) * | 2018-04-25 | 2020-12-11 | 东南大学 | High-strength high-elasticity heat-resistant titanium alloy and preparation method thereof |
RU2694099C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-07-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Method of producing fine wire from biocompatible tinbtazr alloy |
RU2692003C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-06-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing rods from superplastic alloys of titanium-zirconium-niobium system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2771342C1 (en) * | 2021-08-31 | 2022-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | METHOD FOR PRODUCING LONG-LENGTH SEMI-FINISHED PRODUCTS FROM TiNiHf ALLOYS WITH HIGH-TEMPERATURE SHAPE MEMORY EFFECT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6622761B2 (en) | Thermomechanical treatment of nickel-titanium alloys | |
TWI506149B (en) | Production of high strength titanium | |
US9624565B2 (en) | Nanocrystal-containing titanium alloy and production method therefor | |
JP2016512287A5 (en) | ||
EP3009525A1 (en) | Aluminium alloy forging and method for producing the same | |
RU2753210C1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING RODS FROM SUPERELASTIC ALLOYS BASED ON THE Ti-Zr-Nb SYSTEM | |
Ibrahim et al. | Microstructure and mechanical properties of cast and heat treated Ti–6.55 Al–3.41 Mo–1.77 Zr alloy | |
JP2014161861A5 (en) | ||
JP7307314B2 (en) | α+β type titanium alloy bar and its manufacturing method | |
Zhang et al. | Microstructure characterization of hot isostatic pressed Ti–6Al–4V alloy under uniaxial compression and post heat treatment | |
RU2692003C1 (en) | Method of producing rods from superplastic alloys of titanium-zirconium-niobium system | |
JP2020152972A (en) | Titanium alloy bar and its manufacturing method | |
RU2251588C2 (en) | Method for making ultrafine-grain titanium blanks | |
Noga et al. | Effect of work hardening and thermal stability of metal chips after machining on properties of plastically consolidated profiles | |
Luo et al. | An effective technique for producing high performance IN718 forgings using hammers | |
JP2001059148A (en) | Method and equipment for manufacturing alpha plus beta titanium alloy having high strength, high ductility, and high fatigue strength | |
Alloy | Effect of Upsetting and Cogging Technique on Microstructure and Mechanical Properties of b | |
CN118028720A (en) | Preparation method of GH4141 alloy small-sized bar | |
Tang et al. | Microstructural Evolution during Forging of Ti-6Al-4V Alloy | |
Ghaderi et al. | Hot deformation and recrystallization of a metastable beta titanium ingot | |
CN117960970A (en) | Preparation method of TC6 titanium alloy high-strength high-toughness forging | |
Russell et al. | Microstructure development and thermal response of delta processed billet and bar for alloy 718 | |
Wei-Wei et al. | Warm Deformation Behavior of Ti-6Al-4V Alloy at Strain Rate of 100s− 1 | |
Akhtonov et al. | Comparative investigations into the methods of producing semifinished products from zirconium alloys | |
Shagiev et al. | Low-Temperature Sheet Rolling of TiAl Based Alloys |