Разработка технологии производства и исследование функционально-механических свойств проволоки из сплавов TiNi с эффектом памяти формы

• Автор: Андреев, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Современное состояние технологии производства сплавов ТГ с эффектом памяти формы

1.1. Основные сведения о способах получения сплавов на основе никелида титана

1.2. Способы производства проволоки

1.3. Формирование и стабилизация функциональных свойств

сплавовТьП

1.4. Термоциклическая обработка сплавов

1.5. Формирование псевдоупругих свойств

1.6. Механическая и термоциклическая долговечность

1.7. Задачи исследования

Глава 2. Получение и формирование псевдоупругих свойств и
памяти формы сплавов ТЫЧ1
2.1. Технология производства сплавов на основе никелида титана
2.2. Фазовый состав и функциональные свойства сплавов
2.3. Механические свойства сплавов с эффектом псевдоупругости
2.4. Формирование эффекта псевдоупругости при обычном отжиге
2.5. Формирование эффекта псевдоупругости
при ТМО прямом отжиге
Глава 3. Экспериментальное исследование пссвдоупругостн в условиях активного деформирования
3.1. Псевдоупругие свойства сплавов при различных температурах
3.2. Влияние скорости деформирования на пссвдоупругость
сплавов Ть
3.3. Влияние предварительной обработки на эффект пссвдоупругостн
3.4. Методика механического цитирования псевдоупругих сплавов
3.5. Механическое поведение сплавов при различных схемах циклирования
3.6. Модель усталостного разрушения псевдоупругой проволоки
Глава 4. Особенности проявления пеевдоунругости и эффекта памяти формы при воздействии внешних факторов
4.1. Псевдоупругость в перегрузочных режимах механоциклирования
4.2. Псевдоупругость с частичными разгрузками
4.3. Ползучесть и эффект обратимой памяти формы при теплосменах
4.4. Долговечность сплавов при термоциклировании
Выводы
Литература


В настоящее время используется целый ряд технологических процессов получения сплавов на основе никелида титана, обладающих эффектом памяти формы. К ним можно отнести дуговую и индукционную плавки, порошковую металлургию, самовоспламеняющийся высокотемпературный синтез (СВС) и др. Каждый из видов технологий обладает собственными достоинствами и недостатками. Например, метод порошковой металлургии не позволяет достигнуть компактного состояния, близкого к теоретической плотности. В то же время возможно получение сплавов и готовых изделий с регулируемой пористостью [-]. Однако сплавы на основе никелида титана, полученные методом порошковой металлургии, обладают пониженной пластичностью вследствие высокого содержания примесей и охрупчивающих фаз на их основе. Метод СВС [, ] обеспечивает контролируемую пористость никелида титана, удовлетворительную химическую и структурную однородность и свойства памяти формы. К наиболее эффективным способам производства сплавов на основе никелида титана следует отнести индукционную и дуговую плавку в вакууме. Проблема отрицательного эффекта взаимодействия тигля с расплавом никелида титана при индукционной плавке решается за счет изготовления тигля из высокоплотного (реакторного) графита, хотя растворение некоторого количества углерода с образованием карбидов титана неизбежно [, ]. Чтобы уменьшить науглероживание сплава, создают покрытие за счет предварительно расплавленного в тигле никелида титана [, ]. Слитки массой до 0 кг иногда выплавляют методом двойного переплава []. Например, в работе [] отмечается, что первая плавка проводилась в охлажденном тигле вакуумной гарнисажной печи. Затем эти слитки переплавляли в вакуумной дуговой печи с расходуемым электродом, полученного прессованием из шихты высокочистых материалов. При этом обращается внимание на неравномерное распределение никеля и наличие выделений ТКЧ3 и 'ПМз, вызывающие хрупкость литого металла. Последующая экструзия с вытяжками (<8) при температурах 0-°С позволяет обеспечить удовлетворительные свойства прямоугольных заготовок, предназначенных для получения листового материала. Из этих данных следует, что однократной плавки недостаточно для получения однородных по химическому и фазовому составу слитков. Последующие переплавы позволяют ликвидировать газовые несплошности, раковины и трещины, присутствующие в крупных слитках первой плавки. Другой недостаток состоит в неполном проплавлении по высоте прессованной шихты из-за образующегося в нижней части слитка. Этот метод мснсс предпочтителен по сравнению с другими. Поэтому для выплавки сплавов никелида титана следует использовать технологии, обеспечивающие снижение содержания газовых примесей (О, N. Н, С), содержащихся в исходных шихтовых материалах, особенно в титане, и плавку осуществлять исключительно в защитной среде (Аг, Не) или в вакууме. Высокочистые компоненты шихты в виде йодидного титана и рафинированной титановой губки в значительной степени позволяют избавиться от включений избыточных фаз ТМОх и ПС [, ]. К полуфабрикатам можно отнести прутки диаметром от до мм, проволоку диаметром 3 мм, лист толщиной 1,0-1,2 мм и др. Зачастую из них изготавливаются термочувствительные и термосиловые элементы для различного рода механизмов и устройств в интересах техники и медицины. Поскольку пластичность и деформируемость слитков из никелида титана плохая и затруднена, поэтому их подвергают горячей обработке, совмещая режим деформирования с нагревом до достаточно высоких температур. Наиболее оптимальный режим экструзии определялся температурой нагрева 0 °С []. В работе [] экструзия никелида титана, обогащенного никелем (Т1-,6% ± 0,4%И1), выполнялась при 0-°С, после этого включались этапы деформации вхолодную до (-)% и рекристализационного отжига с быстрым нагревом до 0-0°С с выдержкой не более двух минут и быстрым охлаждением, чтобы исключить выделение вторых фаз типа Ы1/П2, МзП, оказывающих охрупчивающее действие. Данный режим, по заключению автора работы [], способствовал формированию псевдоупругости. Однако псевдоупру-гие свойстза в своей работе он не приводит.