Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением

Классы МПК:C22F1/10 никеля, кобальта или их сплавов 
C22C30/00 Сплавы, содержащие менее 50% по массе каждого компонента
C21D6/00 Термообработка сплавов на основе железа
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-03-12
публикация патента:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке монокристаллов ферромагнитного сплава нового состава Fe-Ni-Co-Al-Ti, и может быть использовано для создания исполнительных механизмов, датчиков, актюаторов, демпфирующих элементов. Способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава Fe-Ni-Co-Al-Ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, включает гомогенизационный отжиг монокристаллов ферромагнитного сплава, содержащего, мас.%: Fe-42,8, Ni-30,7, Со-18,4, А1-5,8, Ti-2,3, в атмосфере инертного газа He при температуре 1250°C в течение 10 часов, нагрев и выдержку при температуре 1280°C в течение 1 ч с последующей закалкой в воду комнатной температуры и старение в атмосфере инертного газа He при температуре 600-700°C в течение 1-7 часов с последующим охлаждением в воде. Сплавы обладают эффектом памяти формы и сверхэластичностью. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке монокристаллов ферромагнитного сплава нового состава Fe-Ni-Co-Al-Ti. Способ может быть использован в машиностроении, авиационной, космической промышленности, механотронике и микросистемной технике для создания исполнительных механизмов, датчиков, актюаторов, демпфирующих элементов.

Известно, что эффект памяти формы и сверхэластичность проявляют сплавы, испытывающие термоупругие мартенситные превращения. В сплавах на основе железа способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 (способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 - гранецентрированная кубическая решетка (ГЦК); способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 - объемно центрированная тетрагональная решетка (ОЦТ)) мартенситные превращения являются нетермоупругими и не наблюдается эффекта памяти формы и сверхэластичности. Для создания условий для термоупругих способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -мартенситных превращений необходимо реализовать следующие условия: 1) повысить уровень деформирующих напряжений высокотемпературной фазы за счет изменения химического состава или выделения частиц второй фазы; 2) уменьшить изменение объема способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 V и величину деформации решетки способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 0 при мартенситном превращении; 3) изменить тип деформации с инвариантной решеткой от скольжения в сплавах с нетермоупругим мартенситом к двойникованию в сплавах с термоупругим мартенситом; 4) увеличить тетрагональность решетки с/а и, соответственно, уменьшить величину двойникового сдвига при мартенситном превращении. Обычно эти условия достигаются за счет выделения дисперсных частиц второй фазы при термических обработках.

Известен способ термической обработки поликристаллов ферромагнитных сплавов на основе железа Fe-Ni-Co-Ti, который включает в себя термическую обработку материала в одну и две стадии старения, после которых способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -мартенситное превращение становится термоупругим. Термическая обработка в одну стадию старения включает в себя следующую последовательность отжигов: 1) гомогенизационный отжиг в атмосфере инертного газа He при температуре 1100°C в течение 10 часов с последующей закалкой в воду комнатной температуры; 2) Закаленные образцы после гомогенизационного отжига подвергались старению в одну стадию при температуре 550-700°C в течение 1-15 минут. Термическая обработка в две стадии старения включает в себя следующую последовательность отжигов: 1) гомогенизационный отжиг в атмосфере инертного газа гелия при температуре 1100°C в течение 10 часов с последующей закалкой в 10% растворе КОН в воде комнатной температуры; 2) старение закаленных образцов при температуре 900°C в течение 3 минут с последующей закалкой в воду; 3) второе старение состаренных образцов при температуре 650°C в течение 30 минут (В.В. Кокорин, Л.П. Гунько. Тетрагональность решетки мартенсита и параметры способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -превращения в сплавах Fe-Ni-Co-Ti. Металлофизика и новейшие технологии, 1995. т.17. № 11, с.30-35; В.В. Кокорин. Мартенситные превращения в неоднородных твердых растворах. Киев, Наукова Думка. 1987. С.166.; Е. Cesari, V.A. Chernenko, V.V. Kokorin, J. Pons, C. Segui. Physical properties of Fe-Ni-Co-Ti alloy in the vicinity of martensitic transformation. Scripta Materialia, 1999, V.40. № 3, pp 341-345). После данных термических обработок в сплавах на основе железа Fe-Ni-Co-Ti выделяются наноразмерные частицы (NiCo)3Ti, атомно-упорядоченные по типу L12 , размер которых оказывается равным 3-4 нм. Выделение упорядоченных наноразмерных частиц приводит к упрочнению высокотемпературной фазы, к увеличению тетрагональности решетки мартенсита с/аспособ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 1.16 и к малым изменениям объема решетки при мартенситном превращении. В результате мартенситное превращение из нетермоупругого в закаленном состоянии переходит в термоупругое при выделении наноразмерных частиц с величиной температурного гистерезиса способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 T=50°C. Преимущество старения в две стадии перед старением в одну стадию заключается в том, что старение в две стадии приводит к развитию мартенситного превращения при комнатной температуре в отличие от старения в одну стадию, где мартенситное превращение начинается при температуре (-20°C) и ниже. Недостатком этих сплавов и термических обработок является то, что объемная доля наноразмерных частиц (NiCo)3Ti оказывается малой, что не приводит к значительному росту прочностных свойств высокотемпературной фазы и в данном аналоге наблюдается только эффект памяти формы, но не проявляется эффект сверхэластичности. Увеличение объемной доли частиц за счет увеличения концентрации титана и увеличения времени старения больше 15 минут не привели к появлению сверхэластичности в сплавах Fe-Ni-Co-Ti.

Известен способ термической обработки поликристаллов ферромагнитных сплавов на основе железа Fe-Ni-Co-Al-Ta, включающий термомеханическую обработку материала в три этапа (Y. Tanaka, Y. Himuro, R. Kainuma, T. Omori, K. Ishida. Ferrous polycrystalline shape-memory alloy showing huge superelastisity. // Science. 2010, V.327, P.1488-1490). На первом этапе для получения острой текструктуры {035}<100> поликристалла заготовки сплава подвергали горячей прокатке при температуре 1250°C, после чего для получения однофазного твердого раствора исходной фазы (аустенит - способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фаза) образцы отжигали при температуре 1300°C в течение 15 минут с последующим охлаждением в воду. На втором этапе вырезанные образцы подвергали дополнительной холодной прокатке до 98,6% без каких-либо промежуточных отжигов. После этого для получения однофазного твердорастворного состояния способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы использовали гомогенизационный отжиг при температуре 1300°C в течение 18 часов. На третьем этапе использовали старение при температуре 600°C в течение 60-90 часов для выделения когерентных частиц упорядоченной способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы (Ni, Fe, Co)3(Al, Ta) в неупорядоченном твердом растворе и получили сверхэластичность. В данном способе в отличие от первого способа достигается увеличение объемной доли наноразмерных частиц способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы размером 3-5 нм до 20% за счет замены Ti на Al и Ta. Однако при выделении наноразмерных частиц способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы не только повышается уровень прочностных свойств сплава, но и при старении по границам зерен выделяется способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фаза, что приводит к хрупкому разрушению и не достижению желаемых результатов по сверхэластичности. Дополнительное легирование В (бором) подавляет выделение способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы по границам зерен и способствует получению большой сверхэластичности до 13% при комнатной температуре. Недостатком данной термомеханической обработки является то, что выделение способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы по границам зерен не позволяет повышать температуру отжига для выделения частиц способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы и сократить время для ее выделения. Трудность такой термомеханической обработки состоит в том, что для получения острой структуры используются горячая прокатка при высоких температурах 1250°C и старение для получения упорядоченной способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы при температуре 600°C в течение 60-90 часов. В данном аналоге для получения сверхэластичности используют длительные термические обработки.

В качестве наиболее близкого аналога-прототипа выбран способ термической обработки монокристаллов [001] ориентации ферромагнитного сплава Fe-28%Ni-17%Co-11.5%Al-2.5%Ta (ат.%) с функциональными свойствами при деформации растяжением - с эффектом памяти формы и сверхэластичностью в температурном интервале от

(-196°C) до 50°C, описанный в работе (И.В. Киреева, Ю.И. Чумляков, В.А. Кириллов, I. Karaman, E. Cesari. Ориентационная и температурная зависимость сверхэластичности в монокристаллах FeNiCoAlTa, обусловленной обратимыми способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -мартенситными превращениями. Письма в ЖТФ, 2011, Т.37, Вып. 10, С.86-94), который сочетает в себе получение монокристаллов, ориентированных вдоль [001] направления, их гомогенизационный отжиг в атмосфере инертного газа Не при температуре 1250°C в течение 5 часов с последующей закалкой в воду для получения однофазной структуры и старения в атмосфере инертного газа Не при температуре 700°C в течение 1-7 часов с последующей закалкой в воду, в результате которого происходит выделение частиц упорядоченной способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы размером 3-5 нм, и сверхэластичность наблюдается в широком температурном интервале величиной до 6,7%.

Данная термическая обработка монокристаллов по сравнению с поликристаллами не сопровождается выделением способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы и не требует специальных термомеханических обработок при высоких температурах для получения острой текстуры из-за отсутствия границ зерен. Однако в способе-прототипе наиболее существенным недостатком является невозможность получения сверхэластичности при деформации растяжением больше 7% из-за выделения частиц TaC размером 1-2 мкм, которые охрупчивают монокристаллы и уменьшают их пластичность.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава Fe-Ni-Co-Al-Ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, за счет старения при температуре 600°C-700°C в течение 1-7 часов. В данном сплаве Fe-Ni-Co-Al-Ti Ti является более легким элементом в отличие от Ta в системе Fe-Ni-Co-Al-Ta. Это, во-первых, приводит к более однородному распределению атомов Ti по слитку при выплавке заготовки и при росте монокристаллов. Во-вторых, за счет большей диффузионной подвижности атомов Ti в твердом состоянии удается сократить время при температурах старения 600°C до 4 часов для выделения частиц способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы (Ni, Fe, Co)3(Al, Ti), чтобы получить эффект памяти формы и сверхэластичность. В сплавах Fe-Ni-Co-Al-Ta для получения эффекта памяти формы и сверхэластичности старение при температуре 600°C длится 60-90 часов. Поэтому Ti в сплаве Fe-Ni-Co-Al-Ti является более технологичным элементом, чем Ta.

Поставленная задача решается тем, что способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава Fe-Ni-Co-Al-Ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, включает гомогенизационный отжиг монокристаллов ферромагнитного сплава, содержащего, мас.%: Fe - 42,8, Ni - 30,7, Co - 18,4, Al - 5,8, Ti - 2,3, в атмосфере инертного газа He при температуре 1250°C в течение 10 часов, нагрев и выдержку при температуре 1280°C в течение 1 часа с последующей закалкой в воду комнатной температуры и старение в атмосфере инертного газа He при температуре 600-700°C в течение времени 1-7 часов с последующим охлаждением в воде. В отличие от прототипа в сплаве Fe-Ni-Co-Al-Ti, во-первых, при термических обработках нет фазы богатой танталом TaC, приводящей к снижению пластичности монокристаллов. Во-вторых, за счет большей диффузионной подвижности атомов Ti старение при температуре 600°C, приводящее к проявлению эффекта памяти формы и сверхэластичности, требует малые времена. При наличии частиц упорядоченной способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы размером 3-5 нм в новом сплаве Fe-Ni-Co-Al-Ti наблюдается эффект памяти формы под постоянной нагрузкой и сверхэластичность величиной от 4.5% до 8% в температурном интервале от (-196°C) до 20°C в монокристаллах, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением.

Требования к получению эффектов памяти формы под нагрузкой и сверхэластичности:

- осуществлять гомогенизационный отжиг в атмосфере инертного газа He при температуре 1250°C в течение 10 часов, затем перед закалкой в воду нагрев и выдержка в атмосфере инертного газа Не при температуре 1280°C в течение 1 часа для достижения химической однородности монокристалла и получения однофазной неупорядоченной структуры способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы до выделения частиц упорядоченной способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы;

- размер частиц упорядоченной способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы не должен превышать размер 5 нм;

- старение при температуре при 600°C-700°C в течение 1-7 часов проводить в атмосфере инертного газа He с последующим охлаждением в воду при комнатной температуре.

Необходимо подчеркнуть, что в способе-прототипе исследования проводили на образцах с ориентацией оси нагрузки вдоль [001] направления при деформации растяжением. Поскольку именно вдоль [001] направления теоретически рассчитанная деформация решетки при способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -превращении и, следовательно, ресурс обратимой деформации при реализации эффекта памяти формы и сверхэластичности имеют максимальные значения способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 0=8.7% при деформации растяжением. Однако в способе-прототипе при использованных термообработках в ориентации [001] данная теоретическая величина ресурса сверхэластичности не достигается.

Техническим результатом предложенного способа является получение функциональных свойств - эффекта памяти формы под нагрузкой и сверхэластичности в монокристаллах ферромагнитного сплава Fe-Ni-Co-Al-Ti, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, с полной обратимостью заданной в цикле «нагрузка - разгрузка» деформации и с вариацией величины механического гистерезиса с одновременным увеличением механических характеристик высокотемпературной фазы за счет выделения частиц упорядоченной способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -фазы.

Пример конкретного выполнения

Исходным материалом является монокристалл ферромагнитного сплава Fe-Ni-Co-Al-Ti, из которого методом электроискровой резки вырезаны образцы на растяжение в форме двойной лопатки, ориентированные вдоль [001] направления, размер образцов 2.5×1.5×12 мм3. Образцы гомогенизировали в среде инертного газа He при температуре 1250°C в течение 10 часов, затем нагрев и выдержка при температуре 1280°C в течение 1 часа с последующей закалкой в воду комнатной температуры. После чего проводили старение при температуре 600°C-700°C в атмосфере инертного газа He в течение 1-7 ч с последующим охлаждением в воду.

В таблице приведены функциональные свойства при деформации растяжением полученного образца после термической обработки нового сплава, и для сравнения образца, полученного по способу-прототипу. Как показывают полученные результаты, образцы после предложенной термической обработки нового сплава обладают эффектом памяти формы и сверхэластичностью в широком температурном интервале величиной от 4.5% до 8%.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить в монокристаллах ферромагнитного сплава нового химического состава на основе железа эффект памяти формы и сверхэластичность и использовать их в качестве инновационных технических решений, например, как актюаторы, исполнительные механизмы в различных современных технических конструкциях и устройствах.

способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888
Функциональные свойства монокристаллов сплава Fe-Ni-Co-Al-Ti после термообоработки по способу-прототипу, предложенной в настоящем проекте при деформации растяжением
Ориентация СостояниеMs, (±2)°C Af, (±2)°C ТСЭ1, (±2)°СЕ СЭ2, (±2)°Cспособ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 ТСЭ, (±2)°C способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 , (±2) МПаспособ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 СЭ, (±0,5) %способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 ЭПФ, (±0,5) %
Прототип
[001] Гомогенизационный отжиг 1250°C, 5 ч, закалка+старение700°C, 7 ч-110-90 -8050 1301256.7 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888
Термическая обработка по прототипу
[001] Гомогенизационный отжиг 1250°C, 5 ч, закалка+старение 700°C, 7 ч<-196 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -8060 140130-180 4.54.5
Термическая обработка
[001] Гомогенизационный отжиг 1250°C, 8 ч+нагрев и выдержка при 1280°C, 1 ч, закалка+старение 700°C, 1 ч<-196способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -1965 200130-300 7.54.5
Термическая обработка
[001] Гомогенизационный отжиг 1250°C, 8ч + нагрев и выдержка при 1280°C, 1 ч, закалка+старение 600°C, 4 ч<-196способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 -600 60400-600 7.5способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888
В данной таблице: Ms - температура начала прямого мартенситного превращения при охлаждении, Af - температура конца обратного мартенситного превращения при нагреве; способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 ТСЭ - температурный интервал сверхэластичности от ТСЭ1 до ТСЭ2; способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 - величина механического гистерезиса; способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 СЭ - величина максимальной обратимой деформации при реализации сверхэластичности; способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава   fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью,   ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, патент № 2524888 ЭПФ - величина максимальной обратимой деформации при реализации эффекта памяти формы.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава Fe-Ni-Co-Al-Ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, включающий гомогенизационный отжиг монокристаллов ферромагнитного сплава, содержащего, мас.%: Fe-42,8, Ni-30,7, Со-18,4, А1-5,8, Ti-2,3, в атмосфере инертного газа He при температуре 1250 °C в течение 10 часов, нагрев и выдержку при температуре 1280°C в течение 1 ч с последующей закалкой в воду комнатной температуры и старение в атмосфере инертного газа He при температуре 600-700°C в течение 1-7 часов с последующим охлаждением в воде.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2524888

patent-2524888.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C22F1/10 никеля, кобальта или их сплавов 

Патенты РФ в классе C22F1/10:
способ термической обработки заготовок дисков газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов на основе никеля -  патент 2506340 (10.02.2014)
сверхпрочный сплав на основе никеля и детали, изготовленные из этого суперсплава -  патент 2499068 (20.11.2013)
способ получения нанокомпозита с двойным эффектом памяти формы на основе монокристаллов ферромагнитного сплава co35ni35al30 -  патент 2495947 (20.10.2013)
способ комплексной обработки высокопрочных аморфно-нанокристаллических сплавов -  патент 2492249 (10.09.2013)
способ термической обработки отливок из безуглеродистых жаропрочных никелевых сплавов для монокристаллического литья -  патент 2485204 (20.06.2013)
способ изготовления композитного материала из сплавов на основе никелида титана -  патент 2465016 (27.10.2012)
способ получения листовых изделий из никелевых жаропрочных сплавов -  патент 2460824 (10.09.2012)
способ восстановительной термической обработки изделий из жаропрочных никелевых сплавов -  патент 2459885 (27.08.2012)
способ получения изделий из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов -  патент 2457924 (10.08.2012)
способ термообработки деталей из жаропрочных никелевых сплавов для повышения сопротивления малоцикловой усталости -  патент 2455383 (10.07.2012)

Класс C22C30/00 Сплавы, содержащие менее 50% по массе каждого компонента

Патенты РФ в классе C22C30/00:
способ изготовления материала для дугогасительных и разрывных электрических контактов и материал -  патент 2522584 (20.07.2014)
сплав на основе никеля -  патент 2515794 (20.05.2014)
сплав для постоянных магнитов -  патент 2510422 (27.03.2014)
активный материал отрицательного электрода на основе кремниевого сплава для электрического устройства -  патент 2508579 (27.02.2014)
пригодный для сварки, жаропрочный, стойкий к окислению сплав -  патент 2507290 (20.02.2014)
гамма/гамма' -суперсплав на основе никеля с многочисленными реакционно-активными элементами и применение указанного суперсплава в сложных системах материалов -  патент 2500827 (10.12.2013)
аустенитный сварочный материал и способ профилактического технического обслуживания для предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением и способ профилактического технического обслуживания для предотвращения межкристаллитной коррозии с его использованием -  патент 2488471 (27.07.2013)
жаропрочный хромоникелевый сплав с аустенитной структурой -  патент 2485200 (20.06.2013)
износостойкий сплав для высокотемпературных применений -  патент 2479658 (20.04.2013)
сплав -  патент 2475553 (20.02.2013)

Класс C21D6/00 Термообработка сплавов на основе железа

Патенты РФ в классе C21D6/00:
способ термической обработки отливок из коррозионностойкой стали мартенситного класса -  патент 2526107 (20.08.2014)
способ термомеханической обработки сталей аустенитного класса -  патент 2525006 (10.08.2014)
способ термической обработки жаропрочных сталей мартенситного класса -  патент 2520286 (20.06.2014)
способ термической обработки жаропрочного и жаростойкого сплава х65нвфт -  патент 2515145 (10.05.2014)
способ термической обработки жаропрочного и жаростойкого сплава х65нвфт -  патент 2514899 (10.05.2014)
способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт -  патент 2511136 (10.04.2014)
состав сплава, нанокристаллический сплав на основе fe и способ его формования и магнитный узел -  патент 2509821 (20.03.2014)
способ термической обработки деформируемой коррозионно-стойкой стали 14х17н2 -  патент 2508410 (27.02.2014)
способ смягчающей термической обработки изделий из стали аустенитно-мартенситного класса марки 07х16н6 -  патент 2499842 (27.11.2013)
закаленная мартенситная сталь с низким содержанием кобальта, способ получения детали из этой стали и деталь, полученная этим способом -  патент 2497974 (10.11.2013)

Наверх