Способ изготовления температурочуствительных элементов из сплавав, обладающих эффектом памяти формы

Способ изготовления температурочуствительных элементов из сплавав, обладающих эффектом памяти формы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсннх

Соцналнстнмескнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВДЬСТВУ (И) 606894 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.01.77 (21) 2440563/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.05.78. БюллетЕнь № 18 . (51) М. Кл.

С 22 Е 1/00

Государственнай комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УД1

621.785.79 (088.8) (45) Дата опубликования описания 24.04.78 (72) Авторы изобретения

Л. М. Неганов, П. В. Титов и Л. Г. Хандрос

Институт металлофизики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ СПЛАВОВ, ОБЛАДАИ1ЩИХ

ЗФФИЛОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ

Изобретение относится к области термомеха- иической обработки н может 6bm использовано в точном приборостроении при изготовлении температурочувствительных элементов для пусковых, защитных, репейных и измерительных устройств.

Известен способ изготовления температурочувствительного элемента нз сплава системы медьалюминий, эаклюикицийся в формоваиии детали с последующей закалкой из области стабильной р-фазы (11.

Если температурочувствительный элемент, изготовленный указанным способом, продеформирован в состоянии мартенситной фазы (при температурах вблизи мартенситной точки Мн или ниже), он восстанавливает исходную форму при нагреве.

Каждьпт раз для изменения формы элемента при охлаждении его необходимо нагружать извне, в связи с чем эле мент для многократного использования сна бжа ют узлом направленной нагрузки. Необходимость приложения нагрузки извне для изменения формы элемента при охлаждении усложняет использование элемеки.

Известен также способ изготовления изделий из сплава системы никель — титан, заключающийся в том, что сплав закаливают с температур бета-об2 ласти и подвергают пластической деформации при температуре вьптк конца обратного мартенситного превращения 121. Однако этот способ нельзя применять для изготовления изделий из сплавов на

И основе Си-А1, обладающих эффектом памяти формы, наприаоср из сплавов типа Си-,AI — Ni, Cu-AI-Fe, СО-А1-Со, Cu-AI-Mn. Указанные сплавы в состоянии исходной 13т -фазы ф -фаза метастабильна и рн температурах проявления эффекта памяти формы) отлиО чаются высокой хрупкостью и не подцаются пластической деформации (кручением, изгибом, сжати. ем илн растяжением). Это связано с тем, что предел упругости фт-фазы близок к пределу прочности.

При нагруженни иэделий из поликристаллического сплава иа основе Gu — AI, находящегося в состоянии фт-фазы, разрушение, как правило, начинается по границам зерен при напряжениях ниже предела упругости для монокристаллов. Вместе

20 с тем сплавы на основе Cu — Al, например Си-А1-NI, Cu — Al — Fe, Cu — Al-Cî, как материал для термочувствительных элементов имеют существенные преимущества по сравнению со сплавами Cu — Mn,Ni — Ti, Cu — Zn и другими материалами с эффектом памя. ти формы, к которым применим известный стто606894 соб. Сплавы на основе Cu-Al обладают большой устойчивостью к окислению и недороги. В сплавах на основе Cu-AI, например, легированных

Mn, Fe или Со, пластическая деформация, получен. ная при температурах; вблизи точки М, или ниже, полностью снимается нагревом. Напротив, спла вы Ni — Ti, Cu-Мп склонны к остаточной деформации, которая не снимается нагревом. Сплав

Cu — Mn отличается также невысокой устойчивостью к окислению.

%лью изобретения является обеспечение самопроизвольной деформации при охлаждении и восстановления исходной формы изделий при нагреве из сплава системы медь-алюминий. Это до10 мированном состоянии и подвергают отпуску при

150 — 300 С в течение 5 мин — 3 ч..

Изделие выполняют из закаленного сплава íà основе Cu-AI, например типа Си-А Ni, Си-А1-Mn, Cu-А1- Fe.

Закалку сплава производят иэ области температур стабильной P-фазы (от температуры около 900 С)

Допускается также закалка иэделия после придания ему нужной формы. Затем изделие упруго деформируют при.температуре существования исходной Р1 фазы (выше температуры конца обратного

25 мартенситного превращения — точки А1 ) в направлении нужного изменения формы, достигаемого впоследствии в результате охлаждения элемента.

В этом деформированном положении изделие фик- сируют, например, путем помещения в оправку и в иком состоянии подвергают отпуску при 150300 С. Продолжительность отпуска 5 мин — 3 ч.

З0

Отличием описываемого способа является фиксирование формы изделия в упруго деформирован- ÇÁ ном состоянии и проведение отпуска в фиксированном состоянии. Отпуск приводит к появлению признаков процесса распада P ôàýû (наблюдается небольшое увеличение твердости и изменение мартенситной точки). Проведение отпуска при температу- 4о рах вблизи верхнего предела (300 С) позволяет сокращать время отпуска. Сплавы типа Cu-Al-Fe имеют минимальную термостойкость, поэтому от-: пуск сплавов осуществляется при менее высоких температурах с небольшими выдержками (в усло- 45 виях, приближающихся к оговоренным нижними пределами режимам отпуска). Сплавы типа Сц-Al-Мт1 отличаются наибольшей термостойкостью. При отпуске изделий из этих сплавов, содержащих значи.тельное количество марганца (более 2 — 3%), требу- 50 ется либо йспользовать температуры вблизи верхНего предела, либо увеличивать время отпуска. Изготовленнт;1й предложенным способом элемент в результате охлаждения ниже мартенситной точки

М н деформируется (иэметтяет форму). В. результате последующего нагрева он восстанавливает ис. ходную форму в интервале температур обратного превращения. При охлаждении исходная р1-фаза переходит в мартенситтуу. При нагреве воссинавливаются кристаллы исходнои Рт-фазы. С целью

60. стигается тем, что деформацию проводят в области 15 упругих напряжений, фиксируют изделия в дефорувеличения прочности температурочувствительный элемент можно выполнять из монокристалла.

Пример 1. Для изготовления .температу. рочувствительного элемента используют монокристалл сплава, содержащего 13,8% Си; 2% Al; Мп.

Монокристалл Р-фазы закаливают от температуры

900 С в водный 10 ный раствор NaCI. Из монокристалльной заготовки путем механической обра- ботки изготавливают изделие S-образной формы.

Изделие при комнатной температуре упруго деформируют (сжимают) так, что его высота (h) уменьшается вдвое. В этом деформированном состоянии иэделие фиксируют путем помещения в оправку и подвергают отпуску при 200 С в течение 30 мин.

В результате охлаждения в области температур минус 25 — минус 50 С температурочувствительньтй элемент изменяет форму беэ приложения нагруэктт извне. В процессе последующего нагрева форма элемента полностью восстанавливается в обо ласти температур минус 30 — минус 10 С.

Пример 2. Из поликристаллической от-. ливки сплава Cu Al — Mn вырезают прямую пластинку, имеющую размеры 0,5хЗх25 мм, и закаляют.ее от 900 С в 10 ный раствор NaCI. Мартенситная точка М, сплава 70 С.

Сплав имеет следующий химический состав, вес.%:

Алюминий 13,4

Марганец 2

Медь Остальное

Пластинку упруго изгибают при 100 С (выше точки А1т ). Угол изгиба пластинки 75; наименьший радиус, по которому иэгибают пластинку, 5 мм. В таком упруго изогнутом состоянии пластинку фиксируют в оправке и подвергают отпуску при 200 С в течение 5 мин. После охлаждения оправки до комнатной температуры из нее извлекают температурочувствительный элемент.

При охлаждении изменение формы температу. рочувствительного элемента происходит в области температур 72 — 38 С; при нагреве форма элемента полностью восстанавливается в области температур

48-86 С.

Использование температурочувствительных элементов, изготовленных предложенным способом, позволяет повысить надежность приборов, ми1п1атюризировать их. Для осуществления указанного способа не требуется сложного. технологического оборудования.

Формула изобретения

Способ изготовления температурочувствительных элементов иэ сплавов, обладающих эффектом памяти формы, включающий закалку из бета-области, деформацию при температуре выше конца обратного мартенситного превращения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения самопроизвольной деформации при охлаждении

606894

Составитель С. Николаева

Техред О.Анпгейко

Корректор II. тулина Ренан гор !!. Кириенко

Тираж 772 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Закат 254!1/!9

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и восстановления исходной формы изделий при нагреве из сплава системы медь-алюминий, деформацию проводят в области упругих напряжений, фиксируют изделия в деформированном состоянии и подверга!от omycxy при 150 — 300 С в течение 5 мин — 3 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

l. Авторское свидетельство СССР К 330359. кл. G 01 К ll 00; 1968. . 2: Патент 1!1вейцарии У 555892, кл. С 22 I= 1/00, 1974.