RU2778240C1 - Способ изготовления сплава с высокотемпературным эффектом памяти формы - Google Patents
Способ изготовления сплава с высокотемпературным эффектом памяти формы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778240C1 RU2778240C1 RU2021114553A RU2021114553A RU2778240C1 RU 2778240 C1 RU2778240 C1 RU 2778240C1 RU 2021114553 A RU2021114553 A RU 2021114553A RU 2021114553 A RU2021114553 A RU 2021114553A RU 2778240 C1 RU2778240 C1 RU 2778240C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- temperature
- shape memory
- memory effect
- deformation
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 29
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N Hafnium Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 230000000930 thermomechanical Effects 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 102220253765 rs141230910 Human genes 0.000 description 1
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к изготовлению сплавов с высокотемпературным эффектом памяти формы, и может быть использовано в атомной, авиакосмической, угольной, химической и других отраслях промышленности. Способ изготовления сплава с высокотемпературным эффектом памяти формы включает отжиг сплава, содержащего, ат.%: никель 49,5-50,0, гафний 2,5-5,0, титан - остальное, и последующую деформацию. Отжиг проводят в вакууме при температуре 850°С в течение 1 часа, а деформацию осуществляют путем наведения деформации растяжением 5-11% при температуре Td от -5 до 25°С и скорости деформации от до
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологиям изготовления сплавов, обладающих эффектом памяти формы (ЭПФ), и может быть использовано в атомной, авиа - космической, угольной, химической и других отраслях промышленности для создания прогрессивных технологий, основанных на применении сплавов с эффектом памяти формы.
Известен в качестве прототипа способ обработки сплава с эффектом памяти формы: осуществляют динамическое нагружение сплава с ЭПФ (патент РФ №2173730, МПК C22F 1/18, публ. 20.09.2001 г.), обеспечивающий увеличение коэффициента обратимого формовосстановления до 3,3%.
Недостатком аналога является недостаточно высокие показатели коэффициента формовосстановления в готовом сплаве.
Актуальность технической проблемы основана на необходимости создания устройств безопасности (УБ) для установок, в основу работы которых заложены сложные процессы взаимодействия веществ, продукты которых могут представлять опасность для окружающей среды и обслуживающего персонала (таких, как реакторные установки атомных электростанций, например). Такие устройства безопасности могут содержать приборы или их элементы, принцип работы которых основан на применении сплавов с высокотемпературной памятью формы (СВПФ) Достоинства СВПФ, применительно к УБ определяются по температурам As и Аƒ начала и конца обратного мартенситного (аустенитного) превращения (формовосстановления).
Недостатком СВПФ является дороговизна из-за наличия в их составе драгоценных металлов.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение области применения СВПФ за счет понижения температур формовосстановления до значения интервала 100-170°С и повышения величины ЭПФ до значений выше 4%.
Технический результат, обеспечиваемый при использовании заявляемого сплава, заключается в уменьшении температурного интервала восстановления формы до значений 100-170°С и повышении величины эффекта ЭПФ до значений выше 4%.
Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного способа обработки сплава с эффектом памяти формы, включающего температурное и механическое воздействие на сплав, согласно изобретению температурное воздействие на сплав осуществляют в режиме отжига в вакууме при температуре не менее 850°С в течение 1 часа, затем проводят операцию наведения деформации растяжения в интервале 5-11%, при температурах Td от -5 до 25°С и скоростях деформации от έ= 2,8⋅10-3 до έ=2,8⋅10-1 с-1.
Заявляемый способ изготовления СВПФ поясняется следующим образом.
Указанный технический результат достигается за счет включения в состав СВПФ металла в виде гафния в указанных соотношениях, тогда как вне пределов соотношений других компонентов сплава не будет обеспечен требуемый уровень улучшения показателей - температурного интервала восстановления формы в пределах значений 100-170°С и увеличение величины эффекта ЭПФ до значений выше 4%.
При выборе состава СВПФ, в котором количество гафния будет больше по сравнению с заявленными пределами, то получится сплав с более высокими температурами формовосстановления и низкой пластичностью. Если количество никеля будет больше заявленных пределов, то получится сплав с более низкими температурами формовосстановления и высокой пластичностью. Если сплав не будет подвергнут требуемой термической обработке и не будут обеспечены условия наведения деформации, то не будут достигнуты требуемые величина характеристик эффекта памяти формы.
Поэтому во всех приведенных выше вариантах выполнения СВПФ вне заявляемых пределов соотношений и условий предлагаемого способа не будет достигнут заявленный технический результат.
Результаты статистической обработки значений экспериментальных данных термомеханических характеристик образцов сплава Ni49,5Ti48Hf2,5, ат.%, приведены в таблице 1. Из таблицы I видно, что исследуемый сплав по составу, условиям наведения деформации обеспечивает заявленные требования по температурам формовосстановления и величине эффекта памяти формы.
Предлагаемый способ обработки СВПФ включает температурное и механическое воздействие на сплав, при этом температурное воздействие на сплав осуществляют в режиме отжига в вакууме при температуре не менее 850°С в течение 1 часа. После чего проводят операцию наведения деформации растяжения в интервале 5-11%, при температурах Td от -5 до 25°С и скоростях деформации от до .
Такая последовательность операций заявляемого способа необходима для обеспечения температур показателя формовосстановления до значения интервала 100-170°С и повышения величины ЭПФ до значений выше 4%.
В указанных условиях термообработки достигается однородность структуры, способствующая наилучшему проявлению эффекта памяти формы. При этом коэффициент вариации Квар концентраций всех элементов незначителен и составляет величину менее 5%. Микротвердость сплава после отжига при 850°С на 10% меньше, чем в исходном состоянии, а это способствует увеличению пластичности и, следовательно, улучшению термомеханических характеристик сплава.
Необходимость проведения операции наведения деформации растяжения продиктована необходимостью получения требуемых температур формовосстановления.
Выполнение условий предлагаемого способа обработки заявляемого сплава (СВПФ) - отжиг в вакууме при 850°С, в течение не менее 1 часа и наведение деформации растяжения εp, в интервале 5-11%, при температурах Td от -5 до 25°С и скоростях деформации от до позволяет обеспечить требуемую величину эффекта памяти формы до значений выше 4%.
Таким образом, совокупность приведенных выше изменений в составе заявляемого сплава, а именно, выбор компонентов состава никель, гафний, титан и их соотношений позволяет обеспечить температуры формовосстановления в заявленном интервале, и выбор режима термической обработки и температурно-скоростных условий наведения величины деформации обеспечить требуемую величину эффекта памяти формы.
Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующим примером конкретной реализации.
Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемый способ и СВПФ реализованы следующим образом.
Был выбран состав предлагаемого СВПФ из заявленного диапазона соотношений компонентов ат.%, а именно:
- никель - 49,5-50;
- гафний - 2,5;
- титан - остальное.
Образцы СВПФ указанного состава подвергались обработке в условиях заявляемого способа, а именно: температурное воздействие на сплав согласно изобретению осуществляют в режиме отжига в вакуумной печи при температуре не менее 850°С в течение 1 часа, с последующим наведением деформации растяжения в интервале 5-11%, при температурах Td от -5 до 25°С и скоростях деформации от до . После проведения всех процедур заявленного способа, обработанные образцы ВСЭФ подвергались контрольным испытаниям, результаты которых приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что заявляемый сплав, при реализации предлагаемого изобретения обеспечивает более высокий, по сравнению с прототипом, технический результат, заключающийся в обеспечении уменьшения температурного интервала восстановления формы до значений 100-170°С и повышения величины ЭПФ εЭПФ до значений выше 4%.
Claims (1)
- Способ изготовления сплава с высокотемпературным эффектом памяти формы, включающий отжиг сплава, содержащего, ат.%: никель 49,5-50,0, гафний 2,5-5,0, титан - остальное, и последующую деформацию, отличающийся тем, что отжиг проводят в вакууме при температуре 850°С в течение 1 часа, а деформацию осуществляют путем наведения деформации растяжением 5-11% при температуре Td от -5 до 25°С и скорости деформации от до .
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2778240C1 true RU2778240C1 (ru) | 2022-08-16 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58157934A (ja) * | 1982-03-13 | 1983-09-20 | Hitachi Metals Ltd | 形状記憶合金 |
US5114504A (en) * | 1990-11-05 | 1992-05-19 | Johnson Service Company | High transformation temperature shape memory alloy |
JP2001107164A (ja) * | 1999-10-01 | 2001-04-17 | Nhk Spring Co Ltd | Ni−Ti系形状記憶合金線材及びその製造方法 |
CN101381820B (zh) * | 2007-09-05 | 2010-05-19 | 中国科学院金属研究所 | 一种低镍的三元TiNiHf形状记忆合金板材制备方法 |
RU2614226C1 (ru) * | 2015-10-05 | 2017-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения наноструктурированных покрытий титан-никель-гафний с высокотемпературным эффектом памяти формы на стали |
RU2705487C1 (ru) * | 2019-05-29 | 2019-11-07 | Общество с ограниченной ответственностью "МЕТСИНТЕЗ" | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК СПЛАВОВ TiHfNi |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58157934A (ja) * | 1982-03-13 | 1983-09-20 | Hitachi Metals Ltd | 形状記憶合金 |
US5114504A (en) * | 1990-11-05 | 1992-05-19 | Johnson Service Company | High transformation temperature shape memory alloy |
JP2001107164A (ja) * | 1999-10-01 | 2001-04-17 | Nhk Spring Co Ltd | Ni−Ti系形状記憶合金線材及びその製造方法 |
CN101381820B (zh) * | 2007-09-05 | 2010-05-19 | 中国科学院金属研究所 | 一种低镍的三元TiNiHf形状记忆合金板材制备方法 |
RU2614226C1 (ru) * | 2015-10-05 | 2017-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения наноструктурированных покрытий титан-никель-гафний с высокотемпературным эффектом памяти формы на стали |
RU2705487C1 (ru) * | 2019-05-29 | 2019-11-07 | Общество с ограниченной ответственностью "МЕТСИНТЕЗ" | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК СПЛАВОВ TiHfNi |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wagoner Johnson et al. | The influence of microstructure and strain rate on the compressive deformation behavior of Ti-6Al-4V | |
Dehghani et al. | Hot deformation behavior of 60Nitinol (Ni60 wt%–Ti40 wt%) alloy: Experimental and computational studies | |
Lopes et al. | Degradation of UN and UN–U3Si2 pellets in steam environment | |
Karimzadeh et al. | Adjustment of aging temperature for reaching superelasticity in highly Ni-rich Ti-51.5 Ni NiTi shape memory alloy | |
RU2525003C1 (ru) | Сплав на основе алюминида титана и способ обработки заготовок из него | |
RU2778240C1 (ru) | Способ изготовления сплава с высокотемпературным эффектом памяти формы | |
Bağ et al. | Transformational, microstructural and superelasticity characteristics of Ti–V–Al high temperature shape memory alloys with Zr addition | |
Mohamad et al. | Effect of ageing temperatures on pseudoelasticity of Ni-rich NiTi shape memory alloy | |
Asanović et al. | The mechanical behavior and shape memory recovery of Cu-Zn-Al alloys | |
Illarionov et al. | Formation of the structure and properties upon thermohydrogen treatment of the alloy based on titanium aluminide Ti 2 AlNb | |
Acar et al. | Microstructure and shape memory behavior of [111]-oriented NiTiHfPd alloys | |
Kaneko et al. | Allotropic transformation characteristics of titanium alloys during continuous cooling | |
Makin | The effect of neutron irradiation on the mechanical properties of copper and nickel | |
Kumar Saxena et al. | Effect of grain size on deformation twinning behavior of Ti6Al4V alloy | |
Hobson | Aging phenomena in columbium-base alloys | |
Mukherjee et al. | Hardening of a molybdenum-zirconium alloy by nitride dispersions | |
田壵 et al. | Constitutive equation on hydrogenated Ti65 high-temperature titanium alloy coupled with hydrogen content | |
JP2000008149A (ja) | ジルコニウム合金用の防護粗粒化アニ―ル | |
Gusev et al. | Creep of a Titanium Nickelide-Based Alloy during Torsional Deformation | |
Ivanovic et al. | PREDICTION OF HARDNESS AFTER HOMOGENIZATION ANNEALING OF PdNi5 ALLOY BY USING STATISTICAL ANALYSIS | |
RU2614355C1 (ru) | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
Mahlangu et al. | Martensitic transformation behaviour of Ti50Pt50-xCox shape memory alloys | |
Arensburger | Properties of dispersion hardening powdered copper alloys | |
Chaudhuri et al. | SOME OBSERVATIONS ON THE METASTABLE PHASES IN URANIUM BASE RUTHENIUM ALLOYS | |
Chang | A STUDY OF THE INFLUENCE OF HEAT TREATMENT ON MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF REFRACTORY ALLOYS. Quarterly Report No. 5, March 1 to May 31, 1961 |