Файл: Реферат по патентному поиску.docx

Известен способ обработки сплавов с ЭПФ, позволяющий обратимо регулировать характеристические температуры сплавов с ЭПФ и направление обратимой памяти формы. Способ содержит несколько этапов. Сначала сплав нагревают до температуры 450-550°С и выдерживают 0,5-2,5 часа, и после этого измеряют разницу между температурами А_н и А_к - температурами начала и окончания обратного мартенситного превращения. На второй стадии, если разница между этими температурами меньше 7°С, то выдерживают сплав при температуре 450-500°С 0,5-1 час, если разница больше 7°С, то выдерживают сплав при температуре 510-550°С 1-2,5 часа. На третьей стадии термомеханической обработки пластически деформируют сплав при температуре 250-550°С с деформацией на этом шаге менее 55%. Если эта стадия не приводит сплав к требуемой форме, то проводят промежуточный отжиг при температуре 500-550°С 0,5-2 часа и повторяют третью стадию. Затем проводят окончательную обработку - задают необходимую форму изделию в аустенитном состоянии, проводят полигонизацию при температуре 450-550°С 0,5-1,5 часа, затем при 600-800°С 2-50 минут и старение при температуре 350-500°С 0,15-2,5 часа. Наконец, сплав деформируют не более чем на 15% при температуре Т<М_н+30°С, где температура М_н - температура начала прямого мартенситного превращения. Однако известный способ не обеспечивает повышение коэффициента возврата деформации за счет ЭПФ и он направлен, в первую очередь, на регулирование характеристических температур обратимого мартенситного превращения.

4. Раскрытие изобретения

Технический результат направлен на увеличение эффекта памяти формы за счет повышения коэффициента возврата деформации, упрощение и удешевление способа за счет уменьшения размеров рабочих элементов и массогабаритных характеристик используемых устройств, а также расширение сферы применения способа в рабочих элементах космического назначения, медицине, машиностроении и других областях, где важным условием является выполнение требований, совмещающих функции температурочувствительного и исполнительного элементов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки сплава на основе никелида титана с эффектом памяти формы, заключающемся в динамическом нагружении находящегося в мартенситном состоянии сплава никелид титана, в соответствии с предлагаемым изобретением динамическое нагружение осуществляют импульсами давления с длительностью импульсов 3-5 мкс и их амплитудой 10-40 кН до получения относительной остаточной деформации 1-8%.

Указанный технический результат достигается тем, что способ обработки сплава на основе никелида титана деформируют в режиме трехточечного изгиба. В заявленном способе такое нагружение можно осуществить, например, используя методику магнитно-импульсного воздействия.

5. Осуществление изобретения

На Фиг.2 представлена схема магнитно-импульсной установки, с помощью которой может, например, быть реализован предлагаемый способ. Схема (Фиг.2) включает емкость батареи 1; коммутатор 2; собственную индуктивность батареи 3; 4 - формирующее вилитовое сопротивление 4; магнитное давление 5; нагружающее устройство (медные шины) 6, ударник 7, образец 8; опоры 9. Электрический ток, протекающий по шине, вызывает магнитное давление 5, которое воздействует на образец 8.

При исследовании достижимости технического результата, достигаемого заявленным способом, был использован сплав на основе никелида титана состава, близкого к эквиатомному. Проволочные образцы диаметром 2 мм отжигали при температуре 500°С в течение 1 часа, а затем охлаждали с печью до комнатной температуры. Температура М_к окончания прямого мартенситного превращения в этом случае равнялась 36,5°С. Затем образцы подвергали деформированию в мартенситном состоянии в режиме трехточечного изгиба импульсным усилием, генерируемым электромагнитной установкой. Длина образцов равнялась 35 мм, расстояние между опорами равнялось 30 мм. Далее образцы нагревали через интервал температур обратного мартенситного превращения и измеряли возвращаемый за счет ЭПФ прогиб, и вычисляли коэффициент К_эпф по указанному выше соотношению (К _эпф = возврат за счет ЭПФ / остаточный прогиб). В таблице 1 приведены результаты ряда испытаний.

Таблица 1

Повышение коэффициента возврата деформации при динамическом нагружении связано с различным характером отклика на это нагружение процессов обратимого и необратимого неупругого деформирования никелида титана в мартенситном состоянии. К первым можно отнести двойникование, ко вторым относится дислокационная пластичность. Как показал опыт, обратимые процессы развития неупругого деформирования, ответственные за эффект памяти формы, по сравнению с необратимыми в мартенситном состоянии активируются легче и полнее при динамическом, чем при квазистатическом нагружении.

Рассчитанные по этим данным максимальные напряжения в образце на его внешней поверхности находились в интервале от 300 до 900 МПа. Остаточный прогиб 2,3 мм соответствует 8% деформации. Диапазон до 8% для остаточной деформации, задаваемой в мартенситном состоянии, был выбран потому, что это наиболее употребительный диапазон, в котором используют эффект памяти формы в никелиде титана. При более значительных остаточных деформациях эффект памяти формы уменьшается, для его инициации требуются значительные изменения формы.

Для сравнения импульсного и квазистатического нагружений была проведена аналогичная серия испытаний при комнатной температуре на том же сплаве с той же температурной обработкой при квазистатическом нагружении в режиме трехточечного изгиба в мартенситном состоянии. Длина образцов равнялась 35 мм, расстояние между опорами равнялось 30 мм. В таблице 2 приведены результаты ряда испытаний.

Таблица 2

Заявляемый способ, как показали результаты проведенных испытаний, имеет более высокий по сравнению с аналогами коэффициент возврата деформации с использованием ЭПФ.

Существенный эффект от использования предлагаемого способа состоит в том, что для достижения необходимого рабочего хода потребуется меньшая предварительная деформация рабочего элемента. Это позволит уменьшить размеры рабочих элементов и массогабаритные характеристики устройств в целом, что делает использование заявленного способа привлекательным и надежным с точки зрения более высокого эффекта памяти формы при изготовлении рабочих элементов устройств или изделий широкого спектра назначений. Например, в устройствах удержания и расчековки космического назначения, в машиностроении в рабочих элементах, совмещающих функции температурочувствительного и исполнительного органов, в приводных устройствах однократного действия, в медицине - в имплантатах для остеосинтеза.