Сплав на основі заліза з ефектом пам’яті форми

ГС а ВО ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ №' > СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 1547351 РЕСПУБЛИН А1 ( 5 1 ) 5 С 22 С 3 8 / 1 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГТИЯМ ПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 4358668/31-02 (22) 1 1 . 1 2 . 8 7 (71) Институт металлофизики А УССР Н (72) В.Б.Кокорин и В,А.Черненко (53) 6 6 9 . 1 4 . 0 1 8 . 5 8 ( 0 8 8 , 8 ) (56) Авторское свидетельство СССР I 1078948, к л . С 22 С 22/00, 1982, P Авторское свидетельство СССР № 1352975, к л . С 22 С 38/14, 1986. (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА С ЭФФЕКТ М ПАМЯТИ Ф Р Ы О ОМ ( 5 7 ) Изобретение о т н о с и т с я к м е т а л л у р г и и , в ч а с т н о с т и к сплавам на о с нове ж е л е з а , обладающих эффектом п а мяти формы (ЭПФ), которые могут и с п о л ь з о в а т ь с я в к а ч е с т в е рабочих и исполнительных элементов у с т р о й с т в , применяемых в криогенной т е х н и к е , н а пример , т е р м о р е г у л я т о р о в . Цель и з о б р е т е н и я - повышение эффективности терморегулирования путем сокращения температурного интервала формоизменен и я . Предложен сплав на основе ж е л е з а с эффектом памяти формы, содержащий н и к е л ь , к о б а л ь т , титан и алюминий при следующем соотношении компо н е н т о в , м а с . % : Ni 3 0 - 3 0 , 5 ; Со 17-19; Т і 5-6; А1 1-2; Fe - о с т а л ь н о е . О т л и чительной особенностью п р е д л а г а е м о г о сплава я в л я е т с я соотношение компонентов и дополнительное содержание алюминия. Указанные особенности п о з в о л я ют при обратном превращении г е н е р н ^ р о в а т ь самый высокий из в с е х и з в е с т ных сплавов с ЭФП уровень реактивных напряжений и выполнять при этом з н а чительную р а б о т у . При этом температурный г и с т е р е з и с сужается на 50%, а температурный интервал изменения формы при прямом и обратном превращениях - в 1,5 р а з а по сравнению с и з вестным сплавом. Указанные преимущес т в а позволяют широко и с п о л ь з о в а т ь сплав в области криогенных температ у р , в терморегулирующих у с т р о й с т в а х , в которых необходимо с о з д а в а т ь з н а чительные у с и л и я , например, д л я о т к рытия и запирания канала с х л а д о а г е н том в микрохолодильниках. Свойства сплава стабильны при термоциклировании, сплав технологичен в и з г о т о в л е нии,, 2 т а б л . 03 СП Изобретение о т н о с и т с я к м е т а л л у р г и и , в ч а с т н о с т и к сплавам на основе ж е л е з а , обладающих эффектом памяти формы (ЭПФ), которые могут быть и с пользованы в к а ч е с т в е рабочих и и с полнительных элементов у с т р о й с т в , п р и меняемых в криогенной т е х н и к е , н а п р и мер, т е р м о р е г у л я т о р о в . Цель и з о б р е т е н и я - повышение э ф фективности терморегулирования путем 8-90 РПФ сокращения температурного интервала изменения формы. Это д о с т и г а е т с я т е м , что сплав на основе ж е л е з а , содержащий н и к е л ь , к о бальт и т и т а н , дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, м а с . % : Никель 30-30,5 Кобальт 17-19 Титан 5-6 З 1547351 Алюминий 1-2 Железо Остальное Дня приготовления сплавов используют следующие шихтовые компоненты: железо карбонильное ОСЧ, никель электролитический, кобальт К-1,титан иодидный, алюминий марки А-999, Для снятия окисной пленки никеля и кобальта производили травление их поверх10 ности» Сплавы выплавляют в индукционной гтечи, в атмосфере инертного газа с разливом в медную изложницу. Прокатывают в прутки, гомогенизируют при 1100-1150°С в течение 10 ч , вырезают пластины-образцы. Пластины закаливают от I150°С в 10-ном растворе К Н О и проводят изотермическую выдержку при 650 С в течение 10-30 мин.Образец упруго нагружают при комнатной температуре. Вес груза для каждого образца подбирают таким образом,чтобы величина максимального растягивающего напряжения, действующего на внешний растянутый слой нагруженной пластины, была равна 650 МПа, Затем производят охлаждение и нагрев нагруженного образца, В интервале температур Мн-Мк прямого мартенситного превращения образец прогибается,После нагрева через температурный интервал Ак-Ац образец вместе с грузом выпрямляют. ., - 25 30 35 В табл.2 приведено сравнение рабочих параметров предлагаемого и известных сплавов с ЭП*» Здесь, кроме перечисленных выше параметров,представлены значения коэффициента термочувствительностй КТц» обратимой деформации 5 цецпр и предела текучести GQI < ОДНИМ ИЗ главных преимуществ J предлагаемого сплава по сравнению с известным является его способность при обратном превращении генерировать самый высокий из всех известных сплавов с памятью уровень реактивных напряжений (ft 100 кг/мм ) и выполнятьл при этом значительную работу» Известный сплав благодаря низкому пределу текучести (см, табл,2) не способен выполнять сколь-нибудь существенную работу. Указанное отличие предопределяет разные области применения сплавов. Предлагаемый сплав можно использовать в терморегулирующих устройствах, где необходимо с о з давать усилия, например, для открытия и запирания канала с хладоагентом в микрохолодильниках. В предлагаемом сплаве за счет повышения концентрации никеля,снижения содержания кобальта, титана, а также благодаря добавке алюминия, температурный гисторезис превращения сужается на 50%, а температурный интервал изменения формы при прямом и обратном мартенснтном превращениях - в 1,5 раза по сравнению с известным. Это позволяет использовать его широко в криогенной области температур. Результаты измерений температуры начала мартенситного превращения М м , температурного гистерезиса ДТ и температурных интервалов изменения Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я формы при прямом Д т , и обратном Л.т^ превращениях приведены в т а б л . 1 , Сплав на основе железа с эффектом в зависимости от химического состапамяти формы, содержащий никель, кова сплава. бальт, титан и железо, о т л и ч а ю Как следует из т а б л . 1 , в сплавах щ и й с я тем, что, с целью повыше45 1-4 температурный гистерезис преврания эффективности терморегулирования щения в среднем на 10 К, а темперапутем сокращения температурного интурный интервал изменения формы при тервала изменения формы, он дополнипрямом и обратном мартенситных превтельно содержит алюминий при следуюращениях в среднем на 45 К, более щем соотношении компонентов, мас.%: 50 узкие по сравнению со сплавами 5-9. Никель ЗО-3095 Поэтому оптимальный состав сплава, Кобальт 17-19 как видно из т а б л в 1 , должен быть слеТитан 5-6 дующим, мас.%: Hi 30-30,5; Со 17-19; Алюминий 1-2 Ті 5-6; Al 1-2O Железо Остальное 1547351 Т а б л и ц а 1 Содержание компонентов, мас.% Сплав Иі Со Ті Al Мн, К Температурный интервал изменения формы при]?~^* п ереходе AT, К Fe ЛТ • 1 30 !8 2 3 4 5 б 7 30,5 30 30,5 31 30 29 31 30 19 17 19 16 20 17 20 17 5,5 б 5 4 4 6,5 7 5 29 20 6,5 в 9 Известный 1 V КФ V ьт,, к ^ *т*.к 50 1 2 _ и_ 0,5 3 _ и_ _ II _ 145 20 140 160 135 130 150 200 155 130 20 24 21 33 30 40 32 30 50 54 55 95 102 105 74 90 53 54 60 120 ПО 120 80 102 120 Остальное То же 30 77 88 Т а б л и ц а 2 ІСостав сплава I Пред- Fe; 30,5 Hi; лагае-19 Со; 5,5 мый Известный То же -" Т і ; 1,4 Al, мас,% Fe; 29 N i ; 20 Co; 6,5 т і мас.!! Mn; ?5 Cu, атЛ Mn; 7 Cu; 3 Сг,мас,% Редактор Т.Горячева \ к т и . Ю" 1 , |£ I %/к р ,%Тк н ,К ГьТ, К |АТ,,К ІАТ ,К Iff !_„„__! ! _ L L t ULZ 4 2, 1 140 20 50 53 10 Э 7 120 ЭП 77 88 98 0,5 о, иг 388 3 130 130 ЗО 2, 48 _ Составитель В.Садчиков Техред А.Кравчук Корректор В.Кабаций Заказ 388/ДСП Тираж 289 Подписное В И Г Государственного комитета по изобретениям " открытиям при ГКНТ СССР Н ИШ 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 г