Технологія виробництва і властивості сплавів з ефектом пам’яті форми
Нікелід титану в рідкому стані легко поглинає гази і взаємодіє з багатьма речовинами. Тому його виплавка проводиться в вакуумі або атмосфері чистого інертного газу. До злитків пред’являються високі вимоги по однорідності хімічного складу і чистоті від домішок. Хороша якість металу досягається застосуванням комбінованого способу плавки, при якому спочатку плавка проводиться у вакуумній гарнісажной печі, після чого отриманий електрод вдруге переплавляють в електродугової вакуумної печі в злитки масою до 1 т.
Нікелід титану піддають обробці тиском в інтервалі температур 700 – 900 ° С. Нагрівання до більш високих температур небезпечний через сильний окислення і освіти крихкого газонасиченого поверхневого шару.
Особливо важливу роль відіграє технологічна операція термофіксації. Складність цієї операції зумовлена проявом ефекту пам’яті після додання заготівлі з нікелідатитану необхідної форми. Заготівлю деформують при кімнатній температурі. Для збереження форми і розмірів виробляють жорстке фіксування по всіх ступенях свободи (заневоліваніе) з наступним нагріванням у вакуумі до температури 650 – 700 ° С, т. Е. До аустенітного стану. В результаті такої операції досягається стабільний стан структури і форми, які об’єкт “запам’ятовує”.
Хімічний склад двох сплавів, найбільш широко використовуваних на вітчизняних підприємствах, наведено в таблиці 10.2.
Хімічний склад сплавів нікелідатитану
З сплавів нікелідатитану виробляють листи товщиною до 10 мм, дріт, пресовані прутки діаметром до 110 мм і труби з зовнішнім діаметром до 50 мм.
Основні властивості сплавів нікелідатитану наведені нижче:
Основні властивості сплавів нікелідатитану
Основні властивості сплавів нікелідатитану
Дві характеристики межі текучості обумовлені можливістю різного структурного стану сплаву ТН-1 при кімнатній температурі. При стабільно аустенитной структурі поведінку нікелідатитану при навантаженні типово для більшості металів. Якщо ж під напругою відбувається мартенситне перетворення і структура стає мартенситно-аустенітної або мартенситной, то крім умовної межі текучості = 400 – 600 МПа спостерігається ще одна межа плинності при значно меншій величині напруги, званий фазовим межею плинності. Величина залежить від положення температури деформування Тд щодо характеристичних температур мартенситних перетворень. Встановлено, що мінімальні значення спостерігаються при Тд, близькою до Мн. При чисто мартенситной структурі = 150 – 200 МПа, при двофазної – = 200 – 400 МПа. Тому для нікелідатитану характерні три види діаграм розтягування (рисунок 10.3).
Для підвищення триботехнічних характеристик (Трибология (грец. Tribos – тертя) – наукова дисципліна, що займається вивченням тертя і зносу деталей машин і механізмів у присутності мастильних матеріалів) проводиться хіміко-термічна обробка, що складається з оксидування і азотування, що труться. Сплави нікелідатитану зварюються тими ж способами, як і інші титанові сплави: аргоно-дуговим, електронно-променевим і ін.
Діаграми розтягування для сплавів нікелідатитану з різним структурним станом при випробуванні: 1 – стабільний аустенит; 2 – аустеніт + мартенсит; 3 – мартенсит
Малюнок 10.3 – Діаграми розтягування для сплавів нікелідатитану з різним структурним станом при випробуванні: 1 – стабільний аустенит; 2 – аустеніт + мартенсит; 3 – мартенсит
Сплави на основі нікелідатитану погано піддаються механічній обробці, особливо сплави типу ТН-1, в яких інтервал прямого мартен-ситно перетворення (Мн – Мк) знаходиться поблизу кімнатної температури. У процесі різання відбуваються структурні перетворення в поверхневому шарі, що призводять до появи ефекту пам’яті і різкої зміни механічних властивостей. Для механічної обробки слід застосовувати твердосплавні різці з оптимальною геометрією і спеціальні охолоджуючі середовища.
Нікелід титану в залежності від складу і умов деформування може мати як одноразово, так і багаторазово оборотний ЕПФ. Багаторазово оборотний ефект пам’яті проявляється при термоциклюванні через інтервали прямого і зворотного мартенситних переходів. Цей ефект проявляється як в навантаженому, так і в ненавантаженому стані матеріалу і зберігається практично незалежно від числа теплозмін.
Крім нікелідатитану ЕПФ виявлений у багатьох сплавах. Однак, як показали дослідження, практичне застосування, крім нікелідатитану, мають тільки сплави на основі міді, такі як потрійні сплави Cu – Al – Ni і Cu – Zn – Al. Ці сплави привернули увагу в зв’язку з різким розширенням сфери застосування сплавів з ЕПФ і необхідністю забезпечення економічності їх виробництва. Вартість сплавів на основі міді за даними японських фірм становить не більше 10% від вартості нікелідатитану.
Основним недоліком сплавів на основі міді є їх висока крихкість. Сплав Ti – Ni може бути деформований до руйнування приблизно на 50%. Руйнування відбувається з утворенням шийки і ямкові рельєфом, т. Е. Спостерігається типово в’язке руйнування. Полікристалічні зразки із сплавів на основі міді є надзвичайно крихкими, після деформації на 2 – 3% відбувається інтеркрісталлітное руйнування. Висока крихкість надзвичайно ускладнює обробку тиском сплавів з ЕПФ на основі міді при кімнатній температурі. Крім того, сплави на основі міді можуть змінювати температуру перетворення і властивості в результаті старіння при температурах нижче експлуатаційних. Це обмежує можливість їх застосування при високих температурах. Сплави на основі міді характеризуються більш низьким опором втоми.
Ці обставини, а також висока корозійна стійкість і стійкість до корозійного розтріскування під напругою, не дивлячись на більш високу вартість на рівні сучасної технології, роблять сплави на основі нікелідатитану практично незамінними для виробів відповідального призначення.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)