Способ определения температурного интервала интенсивного обратного мартенситного превращения в сплавах со свойством памяти формы

(72) Авторы изобретения Ларин, П, В. ТитХандорс В. П а Институт металлофизики АН Украинской ССР и Киевский политехнический институт) Заявитель ОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРА ТЕНСИВНОГО ОБРАТНОГО М РЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВАХ СО ПАМЯТИ ФОРМЫ 4) СПО УРНОТО ИНТЕРВАЛРТЕНСИТНОГОСВО ЙСТВОМ о или еще точнее й, которую труд ического анализ дения требуетсявремя. В связи ение имеет разра я, пригодных дл плавки отклонени от заданного по 05 ью. +яется что яво реши и олькуительм метод по ми химпрове ельное е знач для ег ю дли от эт ме- деле- чесотк ольш одов контролходуостава о им ния по кого с свойст изическим спл ного обла е темп азь жен а ос е, ак Изобретение относится к области технологии плавки сплавов с эффектом памяти формы и сверхупругостью, используемйх для изготовления деталей приборов автоматики и терморегулирующих устройств,. например реле или дроссельных микрохо 5 лодильников.В ряде сплавов, обладающих эффектом памяти формы, наблюдается резкая зависимость температуры мартенситного"прев 1 О ращения (мартенситной точки,Мн) от .химического состава. Например, в сплавах Си -А 1 - Щ,Си -А 1 -Ре, Сп. -А 1 -Мт 1Си -А 1 с мартенситной точкой в прецеолах от -200 до 200 С изменение содер 5 жания алюминия на 1% приводит к изменению МН более чем на 150 С. Интервал температур мартенситного превраще ния в.таких сплавах при неоднородном" распределении компонент (наличии градиен 20 та концентраций) значительно возрастает. По ходу плавки такого сплава на основе Си - А 1 содержание алюминия в расплаве надо экспрессцо контролировать с точцосффективным методом определения ературы начала обратного мартенсит превращения (точки Ан) сплавов,дающих свойством памяти формы, явется способ,предусматривающий пласскую деформацию сплава в области ератур существования мартенситнойпутем охлаждения образца в цагруом состоянии, затем разгрузку образ регистрацию температуры начала тановления формы образца при нагреИзвестный способ предусматривает е определение температуры начала185 693прямого мартенситного превращения (точки Мн) Ц,Однако этот способ непригоден дляанализа сплавов со значительными градиентами концентраций, посколькуне дает,данных о среднем, химическом составесплава. В неоднородном по составу сплавекритические температурные точкимартенситного превращения Мн и Ан неопределяются средним химйческим составом сплава. Не позволяет судить о среднем химическом составе сплава и взаимное расположение точек Мн и Ан. ТочкаМопределяется той вариацией концентрации компонент неоднородного по составусплава, которы обеспечивает наибольшее повышение температуры превращения, На темпэраФуру начала обратного превращения(Ан) оказывают существенное влияние,по крайней мере, два фактора, А именно,точка Ан связана с вариацией концентраций, которая обеспечивает наибольшеепонижение температуры мартенситногопревращения, и, кроме того, с вариациейкойцентраций, обеспечивающей наибольшее(гистерезис определяется разностью температур между Мартенситными кривымипрямого и обратного превращения). Этивариации концентраций.в общем различЗбны, зависимости, связывающие положениеточек Мн и Ан, сложны и не всегда однозначны. Поэтому использовать способпрототип для анализа сплава с градиентами концентраций невозможно.Целью изобретения является экспрессное определение соответствия хймического состава и градиентов концентрациив расплаве заданным характеристйкам.4 ОПоставленная цель достигается следующим образом,Из области стабильной высокотемпературной фазы, т. е, той фазы, котораякрйсталлизуется из расплава и при соот 45ветствующем охлаждении переходит прямоили через промежуточные фазы в мартенситйую, образец подвергают отйосительно небольшой направленной пластическойдеформации изгибом, Величина максималь 50ной пластической деформации ( Р ) находится в пределах 0,1 - 1,04, Приэтом пластическая деформация проВодится при температуре ( 1 ) ниже мартенситной точки Хн. Затем образец нагревают в разгруженном состоянии и регистрируют температуру ( 1,", ) начала снятия деформации и затем температуруусловного прекращения ( ") процесса интенсивного снятия деформации при нагреве, соответствующую уменьшению деформации до величиныф" (0,02- .0,40%). После этого образец снова охлаждают до температуры ( р ) ниже точки Мн и подвергают относительно больцюй фа) пластической деформации изгибом в принятом ранее направлении (при первой деформации), причем максимальная деформация в 1,5-6,0 раз больше соответствующей деформации при первом нагружении. Затем образец снова нагревают в разгруженном состоянии, причем регистрируют температуру ( 1 ) начала снятия деформации и затем температуру условного прекращения () процесса интенсивного снятия деформации лри нагреве, соответствующую уменьшению деформации до величины ( Я), В резудьбтата закалки фиксируется неоднородность расплава по химическомусоставу.Кроме того, в том случае, если выс окотемпературная фаза при охлаждении становится мета- стабильной, закалка предбтвращает йроцессы расНада этой фазы.При испытаниисплавов с точкой Мн ниже комнатной температуры образец для деформации помещают в жидкий азот, а измерения производят при нагреве образца до комнатной температуры на воздухе. Если точка Мн лежит выше ком-. натной температуры, деформацию проводят при комнатной температуре, а измерения проводят при нагреве образца в электропечи. Интервал температур 1" -1определяетобласть интенсивного обратного превращения ( ЬА ), в котором переходит в исходйую фазу основное ко;личество (80-85%) мартенсита. Конкретная величина принятой деформации, лежащей в заданных пределах, определяется экспеоиментально (в зависимости от сплава, принятого размера образцов). Температура А - иькопределяет2средний .химический состав сплава и середину интервала температур обратного превращения, Сплав считается годным, 6 сли Л отличается от заданной величины не более, чем на 5-10 С, а Й А - не болеечем на 18-25%.Предложенный способ был использован при выплавке сплавов на основе Си-А-ЙЛ) обладающих эффектом памяти формы.П р и м е р, Выплавляют в количестве 2 кг сплав на основе меди следующего состава,%;Ж 13,3-13,45 6930,05-0,010би Остальное .Сплав должен иметь следующие свойства, А,135-128 С, ДА 38 С,Суммарное содержание алюминия имарганца должно быть 17,8-18,0% (отграничение суммарного содержания алюминия и марганца.позволяет точнее задать точку А, ).1 ОИсходными материалами прн плавкеслужат медь,алюмийий, лигатура медь-"марганец с 25% Мп,металлический иттрий.Для испытаний использовали образцыдиаметром 2,0 мм и длиной 50 мм, закаленные "в воду. Параметры, характеризующие испытаний., = 0,3%, 6 = 0,6%Е"= Е = 0,10%, 1: -196 С.На стадии доводки плавки, после вве дения в расплав всех компонент, кромеиттрия, проводят испытания, которыедают следующие результаты:. АА = ЗОСА= - 175 С.Время, затраченное на испытание,составляет 6 мин. Расплав однороден по 25со.таву. Точка А, лежит примерно на50 С ниже заданной. Для корректировкиосостава в расплвв вводят медь (2% отвесашкхты), Такая присадка меди обеспечивает понижение содержания алюминия зона 0,3% и повьцшенйе температуры превращения приблизительно на 50 фС.Проведено повторное испытание попринятому режиму, давшее слеедующиеф фрезультаты:. Д А40 С А р- -130 С 35Отклонение Д А от заданного составило 5 С (15%), температура Авэадаййом интервале. Время испытаниясоставляет 7 мин.Сплав признан годным, провецена разливка в чугунную изложницу. Составсплава, согласно данным химического анализа, удовлетворительно соответствуетзаданномуОднородность слитков посоставу также удовлетворительйе. " 45Содержание алюминия в сплаве сос-.тавляет 13,4%; иттрия - 0,07%, среднеесодержание марганца - 4,52%. Анализпроб, взятых из разных мест слипка, невыявил перепада концентраций алюминия, 50наибольший: перепад концентраций марган 185 . 6ца составляет ОД 3%. Середина интервала обратного превращения согласно точным измерениям соответствует температуре :-131 + 1 С и, таким образом, находитя в заданных пределах,Предложенный способ можно испольэовать при плавке сплавов с мартенситной точкой ниже или выше комнатной температуры. Для осуществления способа не требуется специального, дорогостоящего оборудования. Способ позволяет получать сплавы с хорошей однородностью по составу и выдерживать мартенситную точку с точностью 5-10 С.Формула изобретенияСпособ определения температурного интервале интенсивного обратного мартен- ситного превращения в сплавах со свойством памяти формы путем пластической деформации изгибом с последующим на-гревом и регистрацией температуры снятия деформации, о т л и ч а ю ш и й- с я тем, что, с целью экспрессного определения соответствии химического сос-" тава и градиентов концентраций в расплаве заданным:характеристикам, образец предварительно закаливают из области температур стабильности высокотемпературной.фазы, затем подвергают дефор- мации изгибом, при температуре ниже начала мартенситного превращения со степенью деформвции. 0,1-1,0% нагревают и регистрируют температуры начала и конца процесса уменьшения максймальной деформации до величины 0,02-0,4%, . затем повторно подвергают образец плас тической деформации.изгибом прн температуре ниже начала мартенситного превращения со степенью в 1,8-6 раэ выше, чем при первой деформации, нагревают и регистрирувг температуру начала и конца процесса уменьшения пластической деформации до заданнойИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ь 409124, кл. О 01 К 25/02, 1972.