Спосіб виготовлення термочутливих градієнтних елементів із сплавів з пам’яттю форми

Спосіб виготовлення термочутливих градієнтних елементів із сплавів з пам'яттю форми, який включає плавлення сплаву при температурі плавлення (Тпл), гартування із В-області, деформацію у напрямку зміни форми елемента при охолодженні при температурі, що знаходиться у інтервалі від точки початку (Мп) до точки кінця (Мк) прямого мартенситного перетворення (Мп-Мк), фіксацію геометричної форми, нагрів до температури відпалу Тв = 350-600°С, який відрізняється тим, що плавлення сплаву ведуть складовими частинами, щонайменше у двох окремо ізольованих об'ємах, з інтервалами критичних температур мартенситного перетворення (ІКТМП): (МпгМкі, АпгАкі; Мп2-Мкг, Апг-Акг;... Мпп-Мкп, Апп-Акп, де п порядковий номер складової частини), що відрізняються між собою за хімічним складом та положенням ІКТМП: (МпгМкі, АпгАкі < Мпг-Мкг, АпгАкг < Мпп-Мкп, Апп-Акп), під об'ємним тиском (Ро) на складові частини Ро = 0,01-500 Па при температурі кожної складової частини Теч = (1,3-1,5)Тпл, кожну складову частину почергово зливають заданими масовими порціями гп(і П) результуючий об'єм із швидкістю V(i п) = 0,0001-1,0 м/с при температурі результуючого об'єму Тр = (1,4-1,6)Тпл, сформовану у результуючому об'ємі суцільну заготовку, що складається із послідовних безперервних складових частин з різним положенням ІКТМП, охолоджують із швидкістю Уоз = 0,10,8°С/сек. в інтервалі температур МпгМкі, надають необхідну робочу форму заготовці, наприклад, у вигляді циліндричної спіральної пружини, при температурі Тф = (0,6-0,9)Тпл, після вищевказаного гартування, проводять нормалізацію при температурі Тн = (0,4-0,6)Тпл з наступним охолодженням на повітрі до кімнатної температури Тк, кожну ланку заготовки піддають деформації (є(і... п )) в межах є(і...п) = 0,01-10,0%, починаючи із ланки з мінімальним значенням ІКТМП: Tmin = МпгМкі, АпгАкі, і завершуючи, ланкою з максимальним значенням ІКТМП: Ттах = Мпп-Мкп, Апп-Акп - при температурі в інтервалі Мп ЩО 7-Ю раз менше ніж у елемента, виготовленого запропонованим методом. В той же час, використання елементу, виконаного за способом-прототипом, для вжитку у широкому інтервалі робочих температур викликає необхідність виготовлення декількох автономних термочутливих елементів, що, найменше, в 7-Ю разів підвищує собівартість виготовлення вузла управління температурою, а 14 також значно ускладнює його конструкцію і знижує надійність роботи пристрою в цілому. Окрім цього, суттєвим є і те, що запропонований спосіб використовується не тільки для сплаву Cu-AI-Mn, але і для інших систем сплавів з ефектом пам'яті форми, наприклад, для систем сплавів типу: NiТі, Ni-Ti-Cu (табл.З), Ni-Ti-Nb, Ni-Ti-Zr, Cu-AI-Ni, Cu-AJ-Fe, Cu-AI-Co, Cu-AI-Mn та ін. Це значно розширює технологічні та функціональні можливості виготовлення термочутливих елементів. Використання виготовленого елемента у якості датчика температури дозволяє вимірювати та регулювати температуру у інтервалі температур від -196°С до +400°С, що 6-10 раз перевищує можливості елементів, виготовлених за способом-прототипом. Запропонований спосіб може бути відтворений на металургійних підприємствах України при виробництві термочутливих градієнтних сплавів, що проявляють ефект пам'яті форми. Для промислового використання способу не вимагається використання складного металургійного обладнання. Достатньо на існуючих ділянках презиційного лиття передбачити виготовлення та установку додаткової графітової оснастки для формування градієнтних заготовок, а також передбачити нескладне термічне обладнання та відповідну оснастку для термомеханічної обробки розглянутих за способом операцій. Таблиця З об'єм- тем-ра ний склатиск, дової № Ро= частини, п/п 0,01- Тсч=(1,3500 1,5)Тпл маса складової частини, m Тем-ра зливу резульскладової туючого частини, об'єму, (V1 п) Тр=(1,40,0001-1,0 1,6)Тпл. ШВИДКІСТЬ Швидкість охолод ження заготовки, Уоз= 0,1-0,8 тем-ра надання форми заготовці, Тф= (0,60,9)Тпл Дефортем-ра мація норма- перед лізації, фіксаТн=(0,4- цією, 0,6)Тпл ( Є ї .П) тем-ра відпалу, Тв=0,11,7)Ак час стабілі- Роботем-ра зацій- чий час від- стабілізаРезультат ного інтер- роботи палу, ційного від- вал виготовТ.в=1,0- відпалу, палу, елем- леного Тсв=0,710,0 2,0)Ак т св = нту, елементу 0,011,0 хв. 13 Атр °С м/с °С/сек % °С хв. °С °С °С °С гр 11 4 5 7 9 10 12 6 8 14 3 ОПЕРАЦІЇ ЗА СПОСОБОМ (СКЛАДОВІ СУЦІЛЬНОГО СПЛАВУ Cu-AI-Ni в табл 1) 1450 0,009 0,009 1 0,009 1350 50 0,00009 0,09 400 310 496 620 0 0,9 1470 341 527 0,01 0,01 495 1365 50 0,0001 420 0,1 630 1,0 ТІ 0,01 1570_| 0,4 550 5,0 434 573 0,5 1470 0,5 825 5,0 50 490 "ЗІ 250 630 10,0 527 620 1575 1,0 1680 945 10,0 4 500 60 0,8 473 1,0 651 1570 1690 0,85 650 558 60 960 10,5 0 11,0 1,1 1,1 Ті 510 ОПЕРАЦІЇ ЗА СПОСОБОМІСКЛАДОВІ СУЦІЛЬНОГО СПЛАВУ Ni-Ti-Cu в табл.2) 0,009 224 1600 80 0,00009 1720 0,09 480 140 0,009 730 0,9 6 0,009 0 490 154 0,01 282 1610 _, 80 0,0001 1730 0,01 238 0,1 740 1,0 _7J 0,01 5,0 1730 80 0,5 1860 0,4 620 259 0,5 196 5,0 8 250 990 282 1860 1980 10,0 280 80 0,8 1115 740 238 10,0 1,0 1,0 282 500 294 1870 80 1990 0,85 1120 750 11,0 252 10,5 10 510 1,1 L 0 1,1 СПОСІБ-ПРОТОТИП (СПЛАВ №5, табл 1 Си-12,8% А)-1,8% N) (% мас), Мп=+131°С, Мк=+102°С; Ап=+138°С; Ак=+163°С) 0,009 350 11 50 15,0 49 0,01 12 50 391 100 51 5,0 50 484 7,5 13 60 557 10,0 14 50 5,0 46 50 11,0 558 0,25 55 Па 1 ІІ °С 2 оцінка 15 Незад Позит Позит Позит Незад Незад Позит Позит Позит Незад Незад Незад Незад Незад Незад 15 16 8529 £,% :ІМ gg§ -200 -ИЮ 0 +1(Ю +200 +300 +400 Фіг. 2 Фіг. 1 Фіг. З Комп'ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освгги і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601 Т,°С