Сплав на основі міді з ізотермічним мартенситним перетворенням

Реферат: Сплав на основі міді з ізотермічним мартенситним перетворенням містить олово і мідь. Він додатково містить галій. UA 104330 U (54) СПЛАВ НА ОСНОВІ МІДІ З ІЗОТЕРМІЧНИМ МАРТЕНСИТНИМ ПЕРЕТВОРЕННЯМ UA 104330 U UA 104330 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі металургії, зокрема до сплавів з ефектом пам'яті форми, і може бути використана в різноманітних робочих елементах, які спрацьовують при постійній температурі, чи при її зміні в заданому проміжку часу, чи через певний інтервал часу. Широкого використання набули сплави з ефектом нам'яті форми, в яких накопичення деформації та відновлення початкової форми відбувається за рахунок процесів, обумовлених мартенситним перетворенням (далі - МП). Існує багато прикладних задач, в яких потрібні пристрої (наприклад, термореле), що без зміни своїх параметрів спрацьовують багаторазово при постійній температурі через заданий проміжок часу. Такі пристрої можна створити на основі сплавів, у яких протікає ізотермічне мартенситне перетворення, тобто перетворення в часі при постійній температурі, яка є нижчою за температуру початку мартенситного перетворення. Відомий сплав на основі заліза (Максимова О.П. О кинетике мартенситных превращений. Проблемы металловедения и физики металлов. - М.: Металлургиздат, 1952. - С. 45-74; Nagasawa A.A. A new concept on the shape memory effect in metals and alloys // Phys. Stat. Sol. (a). - v. 8, № 2, 1971, p. 531-538), що містить (мас. %): нікель (Ni) 22,5-23,8 марганець (Μn) 3,1-3,4 залізо (Fe) 72,8-74,4. В сплавах Fe-Ni-Mn накопичення деформації за рахунок прямого мартенситного перетворення може відбуватися при постійній температурі впродовж 10-20 хвилин. Недоліком відомого сплаву на основі заліза є: низькі температури можливого використання (-50…-180 °C), великі інтервали прямого мартенситного перетворення, високі температури оберненого перетворення, великий гістерезис (200-300 °C), незначна величина накопичуваної за рахунок МП деформації та лише часткове відновлення вихідного стану та розмірів при нагріванні. Відомий сплав на основі міді (Курдюмов Г.В., Хандрос Л.Г. О "термоупругом" равновесии при мартенситных превращениях // ДАН СССР, - т. 66, № 2, 1949, с. 211-214), що містить (мас. %): алюміній (Αl) 13,6-4,4 нікель (Ni) 2,0-4,0 мідь (Сu) 82,0-84,0. Як відомо (Oishi К., Broun L.C. Stress-induced martensite formation in Cu-Al-Ni alloys // Met. Trans, v.2, № 7, 1971, p. 1971-1977), в таких сплавах можливе накопичення повністю оберненої деформації за рахунок утворення мартенситної фази при зміні температури. Температурний інтервал прямого мартенситного перетворення і, відповідно, інтервал накопичення деформації в залежності від складу сплаву може становити 50-80 °C. При зупинці охолодження мартенситне перетворення і відповідна деформація не відбуваються. Недоліком відомого сплаву на основі міді є те, що накопичення повністю оберненої деформації відбувається тільки при зміні температури, а у випадку зупинки охолодження мартенситне перетворення і відповідна деформація не відбуваються. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до сплаву, що заявляється, є сплав на основі міді (Арбузова И.Α., Коваль Ю.Н., Мартынов В.В., Хандрос Л.Г. Деформация и восстановление формы при мартенситном превращении в сплаве медь-олово // Физика металлов и металловедение. - т.35, № 6, 1973, с. 1278-1284), що містить (мас. %): олово (Sn) 24-27 мідь (Сu) 73-76. В такому сплаві можливе накопичення оберненої деформації за рахунок атермічного мартенситного перетворення при зміні температури. Недоліком відомого сплаву на основі міді є: лише часткове відновлення вихідної форми та стану при нагріванні та можливий розпад при підвищених температурах, що викликає зміну параметрів та властивостей сплаву; накопичення деформації за рахунок утворення мартенситної фази відбувається тільки при зміні температури, зберігається залишкова деформація, що робить неможливим їх багаторазове використання. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити сплав на основі міді з ізотермічним мартенситним перетворенням шляхом додаткового введення до його складу галію, за рахунок чого в сплаві накопичується повністю обернена деформація при постійній температурі внаслідок зміни кінетики мартенситного перетворення та забезпечується багаторазове використання виробів з цього сплаву. 1 UA 104330 U 5 10 15 20 Поставлена задача вирішується тим, що в сплав на основі міді з ізотермічним мартенситним перетворенням, що містить олово і мідь, згідно з корисною моделлю, додатково вводять галій при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: олово (Sn) 23,5-27,0 галій (Ga) 0,5-2,0 мідь (Сu) 72,5-76,0. Запропонований сплав виготовляли наступним чином. У зв'язку з низькою розчинністю Ga в Sn спочатку готували лігатуру Сu-15 мас. % Ga, з наступним відпалом її впродовж 15-20 годин при температурі 750-800 °C, що забезпечувало отримання однорідного стану, сплавляли розрахункову кількість лігатури та необхідний об'єм олова для отримання зливків сплаву на основі міді з концентрацією галію 0,5-2,0 мас. %. Проводили гомогенізуючий відпал зливків сплаву впродовж 20 годин при температурі 650-680 °C. Приклад здійснення корисної моделі. Із отриманої лігатури та відповідної кількості олова виготовляли сплав, що містить, мас. %: Sn-23,8, Ga-2,0, Сu - решта, проводили гомогенізуючий відпал зливків сплаву при температурі 650 °C впродовж 20 годин. Робочі зразки для перевірки властивостей вирізали із злитка сплаву та загартовували від температури 680 °C в холодну воду. Методом температурної залежності деформації (прогину) з'ясували, що в одержаному сплаві накопичення деформації при температурі -196 °C відбувається впродовж 20 хвилин. Запропонований сплав може бути використаний в пристроях, в яких необхідне часове регулювання, наприклад часових реле. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Сплав на основі міді з ізотермічним мартенситним перетворенням, що містить олово і мідь, який відрізняється тим, що він додатково містить, галій при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: олово (Sn) 23,5-27,0 галій (Ga) 0,5-2,0 мідь (Сu) 72,5-76,0. 25 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2