close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2413

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2413
(13)
C1
6
(51) C 21D 8/00,
(12)
C 22F 3/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ЭФФЕКТА ПАМЯТИ ФОРМЫ
(72) Авторы: Клубович В.В., Рубаник В.В., До(21) Номер заявки: 960348
родейко В.Г., Рубаник В.В., Царенко Ю.В. (BY)
(22) 05.07.1996
(73) Патентообладатель: Институт технической аку(46) 30.09.1998
стики Национальной Академии наук Беларуси
(71) Заявитель: Институт технической акустики
(BY)
Национальной Академии наук Беларуси (BY)
(57)
Способ инициирования эффекта памяти формы, при котором материал переводят из мартенситной фазы
в аустенитную, отличающийся тем, что перевод в аустенитную фазу осуществляют возбуждением в материале ультразвуковых колебаний с амплитудой механических напряжений, равной (0,6 ... 0,8)⋅σ0,2 , где σ0,2 предел текучести материала.
(56)
1. Ооцука К., Симицзу К., Судзуки Ю. и др. Сплавы с эффектом памяти формы. /Под ред. А.М. Глейзера.
- М.: Металлургия, 1990. - С. 87-88.
Фиг. 1
Изобретение относится к области материаловедения, а именно к материалам, обладающим эффектом памяти формы (ЭПФ).
Известен способ инициирования ЭПФ, заключающийся в нагреве предварительно деформированного в
исходном мартенситном состоянии материала до температуры выше температуры фазового превращения, в
результате чего происходит перевод его в аустенитное состояние и восстановление первоначальной формы
[1]. При последующем охлаждении происходит прямое фазовое превращение аустенита в мартенсит. Однако
при этом форма образца не изменяется.
Данный способ является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому. Недостатком известного способа является значительная трудоемкость и инерционность инициирования однонаправленного
ЭПФ, особенно в изделиях расположенных в труднодоступных местах.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является упрощение процесса
инициирования однонаправленного ЭПФ, а также снижение времени перевода материала из одного фазового
состояния в другое. Способ позволяет осуществить инициирование ЭПФ в изделиях, расположенных в труднодоступных местах, замкнутых системах, в условиях вакуума и др.
Указанная задача решается за счет того, что в способе инициирования ЭПФ, при котором материал переводят из мартенситной фазы в аустенитную, перевод в аустенитную фазу осуществляют возбуждением в материале в ультразвуковых колебаний с амплитудой механических напряжений равной (0,6...0,8)σ0,2, где σ0,2 предел текучести материала.
BY 2413 C1
В исходном состоянии при комнатной температуре материал с ЭПФ (например, никелид титана) имеет
мартенситную структуру. Если подвергнуть пластической деформации материал в состоянии низкотемпературной мартенситной фазы, то при нагреве происходит обратное превращение и восстанавливается форма,
соответствующая высокотемпературному состоянию. При последующем охлаждении, хотя и происходит
превращение в мартенситную фазу, форма образца не изменяется. Таким образом, проявляется однонаправленный эффект памяти формы. Однако реализация данного способа на длинномерных изделиях слишком
трудоемка, т.к. требуется значительное время для нагрева и последующего охлаждения материала.
Воздействие на материал ультразвуковыми колебаниями (УЗК) с амплитудой механических напряжений
(0,6...0,8)σ0,2, где σ0,2 - предел текучести сплава, позволяет инициировать ЭПФ за счет образования аустенитной структуры без непосредственного нагрева.
Более эффективное действие ультразвука по сравнению с нагревом объясняется тем, что энергия ультразвуковых колебаний поглощается на неоднородностях кристаллической структуры (дислокации, границы зерен, точечные дефекты и др.), в то время как поглощаемая тепловая энергия распределяется равномерно по
всему объему. В результате УЗК способствуют инициированию фазовых превращений в большей мере, чем
непосредственный нагрев.
Способ осуществляется следующим образом.
Изделие, например, в виде проволоки из сплава Ti-Ni деформируют при комнатной температуре, придавая ей необходимую форму, например спираль. В данном состоянии изделие отжигают при температуре
550...600°С в течение 30 минут. После охлаждения изделию придают прямолинейную или иную форму и через отверстие помещают в замкнутый объем. К концу проволоки крепится магнитострикционный преобразователь с волноводом. Возбуждают ультразвуковые колебания с амплитудой знакопеременных напряжений
(0,6...0,8)σ0,2. При этом проволока из материала с ЭПФ принимает форму спирали.
Выбор амплитуды знакопеременных напряжений (0,6...0,8)σ0,2 определяется следующими факторами.
При амплитуде менее 0,6σ0,2 эффект памяти формы инициируется не в полной мере, что не позволяет полностью восстановить заданную форму изделия. Напряжения более 0,8σ0,2 могут приводить к разрушению изделия обладающего ЭПФ.
Примеры конкретного осуществления способа.
Пример 1 (прототип). Образец - проволока с ЭПФ "нитинол" (50 % Ni, 50 % Ti) диаметром 1,5 мм. Навиваем спираль диаметром ∅15 мм; шаг 5 мм; отжигаем при 550°С; охлаждение вместе с печью. Придаем образцу прямолинейную форму, помещаем в металлический объем с отверстием 1,6 мм. Нагреваем весь объем
в печи. В результате теплового воздействия в печи через 35 мин формируется спираль в замкнутой полости.
Степень восстановления формы - 98 %.
Пример 2 (предлагаемый способ). Образец - проволока с ЭПФ "нитинол" (50 % Ni, 50 % Ti) диаметром
1,5 мм. Навиваем спираль диаметром ∅15 мм; шаг 5 мм; отжигаем при 550°С; охлаждение вместе с печью.
Придаем образцу прямолинейную форму, помещаем в металлический объем с отверстием 1,6 мм. Возбуждаем УЗК в проволоке "нитинола" с амплитудой 0,6σ0,2 (≈105 МПа). В результате ультразвукового воздействия
в замкнутой полости формируется спираль. При этом степень восстановления формы - 97 %, время восстановления - 8 сек.
Пример 3. Изделие - проволока с ЭПФ "нитинол" диаметром 1,2 мм. Навиваем спираль ∅20 мм; шаг
3мм; отжигаем при 600°С; охлаждение вместе с печью. Придаем прямолинейную форму и помещаем в замкнутый объем с отверстием 1,5 мм. Возбуждаем УЗК с амплитудой 0,8σ0,2 (≈140 МПа). В результате УЗК обработки формируется изделие спиралевидной формы. При этом степень восстановления формы - 98 %,
время восстановления - 6 сек.
Пример 4. Изделие - проволока с ЭПФ "нитинол" диаметром 1,2 мм. Навиваем спираль ∅20 мм; шаг
3 мм; отжигаем при 600°С; охлаждение вместе с печью. Придаем прямолинейную форму и помещаем в
замкнутый объем с отверстием 1,5 мм. Возбуждаем УЗК с амплитудой 0,85σ0,2 (≈155 МПа). Происходит быстрое разрушение проволоки в месте контакта с волноводом.
Пример 5. Изделие - проволока с ЭПФ "нитинол" диаметром 1,2 мм. Навиваем спираль ∅20 мм; шаг
3 мм; отжигаем при 600°С; охлаждение вместе с печью. Придаем прямолинейную форму. Возбуждаем УЗК с
амплитудой 0,55σ0.2 (≈95 МПа). Степень восстановления формы спирали составила 55 %.
Таким образом, из примеров 1-5 видно, что режим ультразвуковой обработки материалов с ЭПФ в пределах (0,6...0,8)σ0,2 является наиболее оптимальным.
2
BY 2413 C1
Фиг. 2
Cоставитель Д.Ф. Крылов
Редактор В.Н. Позняк
Корректор Т.В. Бабанина
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
147 Кб
Теги
by2413, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа