Прецизионные сплавы - реферат

ВВЕДЕНИЕ.

В конце прошедшего века французский исследователь Ч.Гийом [ 1, с. 3—5] обна­ружил в системе железо — никель сплавы, владеющие термическим расширением на целый порядок ниже расширения составляющих компонент. При увеличении концентрации железа в сплаве происходит понижение температурного коэффи­циента линейного расширения а; особо резкое его падение начинается при содер­жании железа Прецизионные сплавы - реферат более 50 %. Полюс самого низкого а соответствует содержанию 65 % (ат.) Fе в сплаве. Этот сплав был открыт Гийомом в 1886 г. и назван инваром из-за очень низкого температурного коэффициента линейного расши­рения. Аномалия параметров, связанная с инварным эффектом, применяется при раз­работке сплавов с данным значением а. Сплавы инварного класса имеют Прецизионные сплавы - реферат анома­лии большинства физических параметров. Эти особенности инварных сплавов поз­воляют создавать материалы с уникальными чертами.

Необыкновенный нрав конфигурации параметров в сплавах на базе железо — никель обширно употребляется в разных отраслях индустрии. В метрологии, криогенной, радиоэлектронной технике и геодезии нередко не могут обойтись без сплавов со значениями а Прецизионные сплавы - реферат наименее 2 • 10-6 К. В этих случаях значения а, близкие к нулевому, диктуются критериями эксплуатации, требованиями обеспечить вы­сокую точность измерительного инструмента, стабильность стандартов длины, вы­сокую устойчивость работы газовых лазеров, эксплуатационную надежность трубо­проводов для транспортировки сжиженных газов и т.п.

Сплавы для соединения с диэлектриками (стекло, керамика, слюда и т.п.) обязаны Прецизионные сплавы - реферат иметь определенное значение и. Надежные соединения разных по свойствам материалов можно сделать только при согласовании а в технологичес­ком и эксплуатационном интервале температур. Сплавы с данным значением а для обозначенных целей также сделаны на базе инварных композиций.

В устройствах автоматического терморегулирования обширно употребляют термо-биметаллы. Пассивная составляющая Прецизионные сплавы - реферат термобиметаллов является сплавом с а, близким к нулю, активной составляющей служат сплавы с высочайшим значением а. Чем больше разница в термическом расширении активной и пассивной составляю­щих, тем выше чувствительность термобиметалла.

Посреди огромного числа сплавов с данным а преобладающая часть сотворена на базе сплавов системы Fe—Ni в Прецизионные сплавы - реферат области концентраций инварного состава. По этой причине за последние 15—20 лет исследованию железоникелевых сплавов пос­вящены многие сотки работ, выдвинуты 10-ки гипотез для разъяснения природы аномального нрава параметров сплавов инварного класса. И, невзирая на боль­шие усилия, приложенные учеными многих государств в исследовательских работах инварного эффекта, вопрос о природе инварности все еще Прецизионные сплавы - реферат остается нерешенным. Таким макаром, инварность перевоплотился в делему.

В этой связи не случаем, если еще не учесть то, что инварные сплавы пред­ставляют энтузиазм в теоретическом отношении, число публикаций по этому вопро­су раз в год составляет многие 10-ки работ.

Элинварные и механические характеристики мартенситно-аустенитных сплавов

Понятно огромное число Прецизионные сплавы - реферат элинварных аустенитных сплавов, содержащих 40—50 % Ni, у каких с повы­шением температуры модуль упругости фактически не меняется (температурный коэффициент модуля упругости близок либо равен 0) [1, 2]. Эти сплавы имеют относительно низкий уровень механичес­ких параметров в недеформированном состоянии . Увеличение предела упругости сплавов до 1000—1100 Н/мм2 достигается только после прохладной пластической Прецизионные сплавы - реферат деформации с высочайшими сте­пенями (90—98 %) и реализуется только в маленьких сечениях (узкая лента, проволока).

Применение прочных мартенситных спла­вов для этих целей нереально, потому что у их нет элинварного эффекта.Неувязка решается при использовании мартенсит­но-аустенитных сплавов, владеющих завышенными механическими качествами (по сопоставлению с чисто аустенитными сплавами) и высочайшими элинварными чертами Прецизионные сплавы - реферат, близкими к свойствам аустенит-ных сплавов этого предназначения [3, 4].

В качестве базы для исследования мартенситно-аустенитных сплавов выбрана система Fe—Ni, обеспе­чивающая получение мартенситной структуры после закалки, также протекание мартенситно-аустенитного перевоплощения и дисперсионного твердения. Для интенсификации процесса старения сплавы легирова­ли титаном [5, 6]. Исследуемые сплавы не Прецизионные сплавы - реферат содержат кобальт, а введение маленького количества молибде­на (около 1 %) обосновано его высочайшей поверхнос­тной активностью, предотвращающей зерногоаничное выделение карбонитридов и интерметаллидов.

Изучили бескобальтовые мартенситностареющие сплавы Fe (20—25) % Ni, легированные маленькими добавками Ti и Мо. Легиро­вание сплавов 20—25 % Ni связано с необходимостью получения при термообработке стабилизиро­ванного аустенита.

Выплавку сплавов проводили вакуумно-индукционным методом Прецизионные сплавы - реферат. Сливки ковали на прутья круглого (поперечником 8 мм) и квадратного (14х14 мм) сечения, из которых вырезали эталоны для определения меха­нических и элинварных параметров. Эталоны подвергали закалке либо закалке и прохладной пластической дефор­мации со степенью обжатия 30—70 %, а потом старе­нию в интервале 450—6500 С в течение 2 ч. Опреде Прецизионные сплавы - реферат­ляли механические характеристики образцов.

6, ф. Температурный коэффициент частоты ТКЧ оценивали по изменению частоты собственных продо­льных колебаний эталона при электрическом возбуждении на установке "Эластомат 1.024" (в интервале температур —40-+60 °С). Температурные коэффициенты модуля упругости и частоты связаны меж собой зависимостью:

¡ = 2b - a

где ¡ — ТКМУ; b — ТКЧ; a — температурный коэф­фициент линейного Прецизионные сплавы - реферат расширения (ТКЛР). Количество стабилизированного аустенита после нагрева до различных температур определяли рентгеноструктурным способом в металлическом К -излучении. Для исследования структуры и морфологии образующихся при нагреве упрочняющих и интерметаллидных фаз, также кристаллов аустенита применен электронно-мик­роскопический способ исследования.

Изучили воздействие температуры старения на твердость сплавов и количество стабилизированной g-фазы Прецизионные сплавы - реферат. Установлено (рис. 1), что твердость достига­ет максимума после нагрева до 480-500 о С. При более больших температурах наблюдается разупроч­нение, связанное с образованием g-фазы и укрупне­нием выделившихся частиц интерметаллидов. Для получения в структуре исследованных сталей 40— 60 % стабилизированного аустенита, обеспечивающе­го эффект элинварности, нужно их подвергать выдержке при 525—650 о С Прецизионные сплавы - реферат в течение 1—2 ч. Необходимо подчеркнуть, что в структуре сплавов Н21ТМ и Н23Т2М содержится наименее 40 % аустенита, что связано с наименьшим количеством никеля (21 %) в сплаве Н21ТМ и с завышенным содержанием титана в спла­ве Н23Т2М. Под действием титана в последнем спла­ве Прецизионные сплавы - реферат происходит насыщенное обеднение твердого рас­твора по никелю за счет выделения при старении никельсодержащего интерметаллида. Сплав Н25ТМ недостаточно упрочняется при старении, что обуслов­лено низкой температуройa - у-превращения и малым содержанием титана. В связи с этим в даль­нейшем исследование проводили на сплавах Н23ТМ и Н25Т2М Прецизионные сплавы - реферат, в каких соотношение степени упрочне­ния и количества g-фазы после старения нормально.

Действенным методом увеличения прочности исследуемых сплавов является пластическая дефор­мация.

Изучили воздействие прохладной деформации про­каткой, проводимой после закалки (т.е. в мартенситном состоянии), на твердость сплавов и количество в их g-фазы после старения при температуре Прецизионные сплавы - реферат 550 о С, что на 40-50 о С выше Показано , что

существенное изменение твердости наблюдается после деформации со степенью об­жатия 30 %. Дополнительное увеличение твер­дости состаренного мартенсита сплавов за счет прове­дения подготовительной деформации, по-видимому, обосновано повышением плотности дислокаций, протеканием деформационного старения и повыше­нием дисперсности выделяющихся интерметаллидных фаз Прецизионные сплавы - реферат. Предстоящее повышение степени деформации до 50—70 % фактически не вызывает дополнительного упрочнения сплавов при следующем старении. Из приведенных данных следует , что предвари­тельная деформация содействует дополнительному увеличению твердости, фактически не оказывая воздействия на количество стабилизированного аустени­та и элинварные характеристики.

Проводили электронно-микроскопическое исследо­вание структуры сплава Н23ТМ после закалки Прецизионные сплавы - реферат и старения в двухфазной а g-области. В закаленном состоянии кристаллы мартенсита имеют реечную форму ("псевдомартенсит"). После старения при 500 о С 1 ч (что свидетельствует максимуму прочнос­ти) в структуре сплава наблюдается огромное коли­чество игловидных частиц интерметаллидной фазы шириной 5—10 и длиной 20—40 нм. Анализ микро-электронограмм показал, что выделившемуся Прецизионные сплавы - реферат интер-металлиду соответствует ГПУ-структура типа Т1 (а - 0,255 нм, c= 0,42 нм). Старение при более вы­сокой температуре - 525 о С 1 ч (выше Ау на 15 'О приводит к укрупнению частиц упрочняющей фазы и образованию стабилизированного аустенита, распо­ложенного в виде тонких протяженных пластинок меж­ду рейками мартенсита. На ранешних стадиях образова­ния g Прецизионные сплавы - реферат-фазы толщина пластинок составляет 10—20 нм. При увеличении температуры до 550—575 о С и вре­мени выдержки до 2—3 ч размер кристаллов у-фазы в поперечнике увеличивается до 50—200 нм, а ее объем­ная толика составляет 40—55 %. Необходимо подчеркнуть, что кристаллы аустенита меж реек мартенсита свобод­ны от частиц интерметаллидной фазы.

На рис. 3 представлены результаты Прецизионные сплавы - реферат исследования воздействия температуры старения на прочностные, упругие и элинварные характеристики, также на количес­тво стабилизированного аустенита сплава Н23ТМ (за ранее закаленного и холоднодеформиро-ванного d - 30 %). Старение мартенсита при 400— 500 о С содействует повышению черт про­чности и упругости за счет образования дисперсных интерметаллидных фаз (при всем этом Прецизионные сплавы - реферат подготовительная деформация вызывает рост черт прочности и упругости на 200 Н/мм2 ). При более больших тем­пературах старения появляется g-фаза (А - 510 °С), вследствие чего интенсивность упрочнения уменьша­ется и происходит приметное повышение ТКМУ. Предстоящее увеличение температуры нагрева приво­дит к разупрочнению, связанному с повышением количества g-фазы и коагуляцией частиц Прецизионные сплавы - реферат упрочняю­щих фаз.

Более высочайшие прочностные характеристики достига­ются после старения в интервале температур 450— 550 °С, малые (по абсолютной величине) значения ТКМУ — при 525—575 °С. Среднее сочетание прочности и элинварности удается полу­чить, когда эти интервалы перекрываются, т.е. после старения при 525-550 °С. Сплав Н25Т2М имеет аналогичный нрав конфигурации параметров Прецизионные сплавы - реферат.

На экономнолегированных сплавах Н23ТМ, Н25Т2М после закалки и старения при 525—550 °С 2 ч (без подготовительной деформации) получен сле­дующий комплекс прочностных, упругих и термоуп­ругих параметров.'Исследо­ванные сплавы значительно превосходят известные аустенитные сплавы типа 44НХТЮ (Н44Х5Т2Ю) [1, 2] по уровню прочностных и Прецизионные сплавы - реферат упругих параметров, но при всем этом содержат на 20 % меньше никеля. На сплавах, подвергнутых подготовительной прохладной деформа­ции, прочностные свойства растут при­мерно на 200 Н/мм2 , при всем этом ТКМУ не меняется. Необходимо подчеркнуть, что обозначенные характеристики достига­ются (как в деформированном, так и в недеформиро­ванном состоянии) на прутьях больших сечений поперечником Прецизионные сплавы - реферат 20—100 мм.

Разглядим механизм структурных процессов, обеспечивающих элинварные характеристики. Понятно [I], что элинварные характеристики (т.е. аномально низкие значения температурного коэффициента модуля упругости ТКМУ) имеют аустенитные сплавы на Fe—Ni-основе, содержащие 29,8—44,4 % Ni. В работе [3] установлено, что сплав 21НКТМ в мартенситном состоянии имеет ТКМУ = -(200-250)- 10-6 , a после старения Прецизионные сплавы - реферат в двухфазной (a + g)-области значе­ния этого коэффициента понижаются до —(30—50) х х 10-6 K', что обосновано образованием стабильно­го аустенита, обогащенного никелем до 30 %.

Можно сделать предположение о природе элинвар­ности сплавов типа Н23ТМ. Возможно, элинварные характеристики сплава Н23ТМ являются результатом ком­пенсации огромных отрицательных значений ТКМУ мартенсита Прецизионные сплавы - реферат и огромных положительных значений ТКМУ аустенита: -(200-250) • 10-6 и +(200-250) х х 10 -6 ЛГ соответственно. Достижение огромных по­ложительных значений ТКМУ аустенита сплава Н23ТМ является следствием его существенного обо-

гащения никелем. Это, возможно, обосновано проте­канием 2-ух процессов . Одним из их явля­ется оборотное а - g-превращение,

обеспечивающее образование стабилизированного аустенита. В Прецизионные сплавы - реферат соот­ветствии с диаграммой состояния в сплавах Fе—(21—23) % Ni после нагрева при температурах 500—600 °С формируется у-фаза с завышенным (до 27—29 %) содержанием никеля. Но такового обога­щения никелем недостаточно для реализации элин­варных параметров. Разумеется, важную роль в сущес­твенном понижении ТКМУ играет 2-ой процесс, связанный с растворением выделившихся интерме Прецизионные сплавы - реферат-таллидов и дополнительным обогащением аустенита никелем. После старения сплава Н23ТМ в интервале 450—500 о С выделяются частички Ni Ti, умеренно распределенные по объему мартенсита, в том числе и поблизости границ кристаллов. 1-ые тонкие прослой­ки аустенита образуются на границах кристаллов у-фазы, характеризующихся дефектностью и пони­женной энергией зарождения. Увеличение темпера Прецизионные сплавы - реферат­туры старения до 550 — 575 °С сопровождается рос­том толщины пластинок и поочередным поглоще­нием ранее выделившихся поблизости границ высокодис-персных частиц интерметаллида< Необходимо подчеркнуть, что размер пластинок (50 — 200 им) значительно пре­вышает размер частиц (5—20 нм). Найдено, что частички отсутствуют в этих пластинках, т.е. растворе­ны в у-фазе. Можно представить, что на Прецизионные сплавы - реферат началь­ных стадиях образования аустенита происходит час­тичное растворение фазы NiТi (обогащенной нике­лем) , что приводит к возникновению концентрационных неоднородностей и локальному повышению содержания никеля. Старение при температурах выше 600 о С вызывает более полное растворение частиц интерме-таллидов в аустените, выравнивание состава по нике­лю и, как следствие Прецизионные сплавы - реферат, к повышению значения ТКМУ.

Таким макаром, элинварные характеристики мартенситно-аустенитных сплавов типа Н23ТМ являются след­ствием образования стабилизированного аустенита при старении и обеспечиваются различием ТКМУ мартенсита и аустенита, приблизительно схожих по абсолютной величине, но обратных по знаку. Увеличение ТКМУ g-фазы связано с 2-мя причинами: обогащением ее по Прецизионные сплавы - реферат никелю в соответ­ствии с диаграммой состояния (на ранешних стадиях а - Y-превращения) и дополнительным локальным повышением содержания никеля при неполном растворении никельсодержащих интерметаллидов. Типично, что более высочайшие элинварные характеристики сплава Н23ТМ реализуются после старения при 525—560 °С 2 ч, обеспечивающего получение 40—50 % ферромагнитного аустенита и неполное растворение интерметаллвда Ni Прецизионные сплавы - реферат Ti (аустенит этого сплава, состаренного при 550 "С 2 ч, имеет точку Кюри T=165 С).

Необходимо подчеркнуть, что в работе оценивали ТКМУ и количество g-фазы двойных Fe—Ni-сплавов в раз­личных температурных интервалах. После закалки , обработки холодом сплавы Fe—(21—25) % Ni име­ют мартенситную структуру. Нагрев сплавов в ин­тервале 500—650 °С Прецизионные сплавы - реферат приводит к образованию 20— 60 % аустенита. Но значения ТКМУ изменяют­ся M, после старения в обозначенном температурном интервале. Как следует, двойные железоникелевые сплавы, содержащие 21—25 % Ni, фактически не владеют элинварными качествами. Содержание такового количества никеля в сплаве явля­ется нужным, но недостающим условием для реализации элинварности. Для существенного сниже­ния ТКМУ Прецизионные сплавы - реферат сплавы Fe—(21—25) % Ni должны допо­лнительно легироваться элементами, образующими никельсодержащие интерметаллидные фазы при старении, которые будут растворяться при последую­щем нагреве и обеспечивать локальное увеличение содержания Ni в аустените.

В связи с тем, что элинварные характеристики обнаруже­ны в истинной работе в сплавах типа Н23ТМ, также ранее в Прецизионные сплавы - реферат сплаве 21НКМТ [3], можно отметить последующее. Упрочнение обозначенных сплавов сопро­вождается выделением интерметаллвда Ni Т1. Низ­кий ТКМУ обоснован растворением этой никельсо-держащей фазы и локальным обогащением аустенита по никелю. Известные мартенситно-стареющие спла­вы на базе Fe—Ni могут быть предположительно разбиты на две группы. Разумеется, элинварными качествами будут владеть Прецизионные сплавы - реферат сплавы I группы на осно­ве Fe—Ni, легарованные одним из частей Та, Nb, V, Si, A1, упрочнение которых связано с формирова­нием никельсодержащих интерметаллидных фаз, а конкретно Ni Nb; Ni Та;NiV; NiAl [5, 7, 8]. Высочайшими термоупругими качествами, по-види­мому, будут владеть сплавы, имеющие комбинацию этих и других Прецизионные сплавы - реферат интерметаллидов. Для сплавов Я груп­пы, в каких при старении выделяются только фа­зы, не содержащие никель, типа Fe Mo, Fe W [5] и др., также для двойных нестареющих сплавов Fe—(21—25) % Ni возможность проявления элинварных параметров очень мала.

Выводы. 1. Экономнолегированные бескобальто­вые сплавы на базе Fe—(23—25) % Ni владеют элинварными качествами после Прецизионные сплавы - реферат нагрева в двухфазной мартенситно-аустенитной области.

2. Высочайший уровень прочности и упругости спла­вов Н23ТМ, Н25Т2М обоснован выделением при старении в мартенсите дисперсных частиц интерметаллидной фазы Ni Т1, а элинварные характеристики связа­ны с образованием 40—55 % стабилизированного аустенита.

3. Маленький температурный коэффициент модуля упругости сплавов на базе Fe Прецизионные сплавы - реферат—Ni—Ti является результатом компенсации огромных отрицательных значений ТКМУ мартенсита и огромных положитель­ных значений ТКМУ аустенита. Высочайшие характеристики ТКМУ аустенита обоснованы завышенным содержа­нием никеля в нем на ранешних стадиях к - у-превра-щения и локальным обогащением у-фазы при непо­лном растворении никельсодержащего интерметалли-да Ni Ti.

4. На бескобальтовом Прецизионные сплавы - реферат сплаве Н23ТМ после закал­ки и старения (без деформации) получен последующий комплекс параметров

d= 1000-1100 Н/мм2 , ТКМУ = -(10-30)- 10 -6 К. После подготовительной прохладной деформации (30 %) механические характеристики сплава Н23ТМ по­вышаются (без конфигурации ТКМУ) Обозначенные характеристики достигаются (как в деформированном, так и в недеформированном состоянии) на прутьях круп­ных сечений Прецизионные сплавы - реферат поперечником 20—100 мм.

5. Исследованный сплав значительно превосхо­дит известные аустенитные сплавы типа 44НХТЮ (Н44Х5Т2Ю) по уровню прочностных и упругих параметров, но содержит никеля на 20 % меньше.

Магнитострикционные сплавы на базе никеля

При разработке нового магнитострикционного сплава нужно выполнение последующих условии:

достижение больших магнитострикционных характерис­тик, увеличение механических параметров и Прецизионные сплавы - реферат электросопро­тивления, понижение скорости звука по сопоставлению с подобными чертами никеля и Ni -4%Со-сплава. Из магнитострикционных черт наибольшее значение имеют два параметра: магнито-стрикция насыщения (т.е. максимально достижимое относительное изменение размеров эталона при статическом намагничивании) \, и динамический коэффициент электромеханической связиk, определяю­щий степень преобразования энергии переменного электронного токав Прецизионные сплавы - реферат механическую. Магнитострикция насыщения X, охарактеризовывает максимально достижимую мощность излучающего преобразователя, коэффициент электромеханической связи k - электроакустический КПД. Предельная мощность преобразователя также зависит от механической прочности материала, а КПД -от его электросопротивления. Требования к магнито-стрикционным сплавам естественно не ограничиваются перечисленными параметрами. Они включают также магнитную восприимчивость, технологичность Прецизионные сплавы - реферат при штамповке, сопротивление вялости, коррозионную стойкость в рабочих средах и др.

При внедрении 4-4,5 % Со в Ni коэффициент k приметно возрастает за счет резкого уменьшения энергии магнитной кристаллической анизотропии Е при 20 °С: от -5 мДж/см3 до 0. При всем этом магнитострик-ция А.,, согласно ряду публикаций [1, 2], понижается от - (35-37)-10-6 ( для незапятнанного никеля) до -(28-33)-10-6 Относительно Прецизионные сплавы - реферат маленькая магнитострикция "компенси­руется" повышением коэффициента k от 0,25 до 0,44 соответственно. Двойной сплав Ni - 4 % Со имеет низкие крепкость (на уровне незапятнанного никеля) и электросопротивление, что вызвало необходимость разработки более сложных сплавов на базе этой системы [1, 3, 4]. Один из узнаваемых сплавов такового рода - сплав "никоей", содержащий 2,5 % Со и 2 % Si -нашел применение в гидроакустике Прецизионные сплавы - реферат [4]. Следует отме­тить, что хотя введение третьих компонент (Si, Cr) и

увеличивает крепкость и электросопротивление, но приводит к понижению магнитострикции.

Кардинальное увеличение магнитострикции возмож­но за счет использования ее кристаллографической анизотропии. Так, у незапятнанного никеля магнитострикция максимальна в направлении и мала в направлении (l = -55-10 -6 и -27-10 -6 соответ­ственно). Ранее уже предлагалось Прецизионные сплавы - реферат использовать для производства магнитострикционных преобразователей никелевую ленту с кубической текстурой [5], но в то время не удалось сделать промышленную технологию ее производства. Проводятся также работы по усовер­шенствованию альфера: увеличение его пластичности методом специального легирования, улучшение технологии и повышение магнитострикции за счет сотворения хорошей текстуры [б].

В последние годы Прецизионные сплавы - реферат институт "Гипроцветметобра­ботка" при участии Акустического института им. Н.Н. Андреева разработал сплавы на базе системы Ni - 4 % Со, также технологию получения из их магнитострикционной ленты с сильной кубической текстурой. Воздействие отдельных легирующих добавок на магнитные и механические характеристики тщательно исследованы нами ранее [7, 8]. Исходя из данных [7, 8] с учетом приведенных выше Прецизионные сплавы - реферат требований были выбраны две системы для сотворения магнитострикционных сплавов:

Ni-Co-W и Ni-Co-Mn. Добавки марганца и вольфрама обеспечивают упрочнение твердого раствора и рост электросопротивления при сравнимо маленьком понижении магнитострикции. Сразу оба компо­нента стабилизируют текстуру {100} , что позволяет получить наивысшую магнитострикцию в направлении прокатки ленты Прецизионные сплавы - реферат.

В истинной работе' улучшали состав магнитострикционных сплавов. Основная задачка исследования - определение области составов, где энергия анизотропии E = 0. Все опыты прово­дили при комнатной температуре.

Энергию анизотропии Е определяли способом враща­ющегося феррозонда по величине магнитомеханическо-го момента М [9] при одновременном контроле тексту­ры. Из кривой М =¦(a) при вращении зонда над поверхностью Прецизионные сплавы - реферат ленты на угол от 0 до 2p при помощи электрического гармонического анализатора выделяли вторую и четвертую гармоники Аг и А 4 . По данным [10], при кубической текстуре .

Выплавляли ряд двойных и тройных сплавов системы Ni-Co-Mn, у каких варьировали содержание Со и Мn в границах 0-6 % с шагом 2 %. Это Прецизионные сплавы - реферат соответству­ет схеме факторного опыта. Слитки массой 2 кг получали в вакуумной индукционной печи. После жаркой и прохладной прокатки с следующим отжигом из этих слитков получали ленты с сильной и острой текстурой {100} в отожженном состоянии, рассеяние не превышало 5° (0,1). Амплитуду гармоник А 4 калибровали по ленте незапятнанного никеля с сильной кубической текстурой и энергией Прецизионные сплавы - реферат анизотропии Е= -5 мДж/см3 .

Для трехкомпонентной системы Ni-Co-Mn результа­ты измерения Е (Дж/см3 ) зависимо от концентра­ции компонент аппроксимированы уравнением второго порядка.

Из уравнения (1) получали формулы погрешностей, связанных со случайными колебаниями состава:

dE/d[Co} » 16,7 - 2,5[Mn] - 2,2[Со];

dE/d[Mn] » 14,6 - 2.5[Со] - 2.6[Mn].

По этим Прецизионные сплавы - реферат уравнениям для ряда составов были вычис­лены значения энергии магнитной кристаллической анизотропии Е и ее производных по изменению концентраций компонент сплава

Е охарактеризовывает "устойчивость" Е по отношению к колебаниям хим состава сплава. Вычисления выполнены с шагом по концентрации Со и Мп 0,25-1 %. Не считая того, рассчитывали величину l исходя из линейной зависимости от Прецизионные сплавы - реферат концентрации компонент.

Переходя к практическому выбору сплава, мы приняли, что сплав должен удовлетворять условиям:

T.e. магнитострикция должна быть довольно велика, а магнитная анизотро­пия по последней мере на порядок меньше, чем у незапятнанного никеля. В то же время лучше повысить устойчи­вость E т.е. достигнуть Прецизионные сплавы - реферат вероятного уменьшения Е. Как видно в изученной области составов меняется в 4-6 раз. Малые значения Е находятся в стороне от полосы меньшей анизотропии, но довольно малую величину Е можно обеспе­чить и при Е = 0. Приведенные выше условия выполня­ются у сплава НКоМц4-1, содержащего 3,5 % Со;

1 % Мп, остальное - Ni. Таковой сплав имеет Прецизионные сплавы - реферат E = 0,7 мДж/cм3 -%) (тут подразумевается "усредненный" процент добавки).

Колебания концентрации кобальта, вызываемые угаром и ликвацией, существенно меньше, чем марганца. С другой стороны,Ec, > Е' m , так что в целом колебания содержания обеих добавок дают априори близкий эффект. Аналогичное рассмотрение стойкости магнитострикции по отношению к составу приводит к очевидному результату: так как Прецизионные сплавы - реферат концентрационная зависимость магнитострикции линейна, ее производные во всей области составов постоянны, как следует нет оснований предпочесть по такому признаку одни составы другим.

При допустимых отклонениях от номинального состава +0,2-0,4 % обоих компонент, полностью осущес­твимых на практике, изменение \, не превосходит ± 1 • 10-6 , а колебаниясоответствуют ±0,1 мДж/см3 , т.е. на уровне ошибок измерения. Данный Прецизионные сплавы - реферат состав зафиксирован в технических критериях на ленту из сплава НКоМц4-1.

Кубическая текстура в отожженной ленте, обеспечи­вающая наивысшую магнитострикцию в направлени­ях прокатки, поперечном и обычном к поверхности ленты, сразу приводит к получению минималь­ных скорости звука и модуля упругости в этих же направлениях, совпадающих с . Это Прецизионные сплавы - реферат позволяет держать под контролем качество ленты по модулю обычной упругости Е. Нами показано, что А., и 2?отлично корре­лируют, их связь определяется эмпирической зави­симостью.

Согласно действующим техническим условиям, лента обязана иметь в отожженном состоянии Е < 150 кН/мм2 , удельное электросопротивление сплава р = 12 мкОм-см. Необходимо подчеркнуть, что маленькое значение модуля упругости Прецизионные сплавы - реферат позволяетуменьшить габариты резонансных ультразву­ковых излучателей, т.е. сберечь материал. Элек­тросопротивление таковой величины при толщине ленты 0,2-0,4 мм дает возможность избежать утраты на вихревые токи при частотах до 20 кГц. Сплав НКоМц4-1 рекомендует­ся для производства массивных акустических излучателей, работающих в килогерцевом спектре частот. При всем этом обеспечивается Прецизионные сплавы - реферат предельная мощность в 1,5 раза выше, чем у излучателей из, технического никеля, и сразу высочайший КПД. Такие преобразователи используются, а именно, в гидроакустике.

Магнитострикционный материал для ультразвуко­вых преобразователей, работающих в спектре более больших частот, обязан иметь завышенное электросо­противление. Методика поиска

и оптимизации соотве­тствующего состава в целом подобна приведенной выше. Для Прецизионные сплавы - реферат этой цели нами предложен никелевый сплав НКоВоЗ-3 (3,25 % Со и 3 % W), подробное исследование которого тут не приводится. Сплав НКоВоЗ-3 может быть отлично использован в установках ультра­звуковой технологии, к примеру в ваннах чистки, в ультразвуковых хирургических инструментах, для интенсификации хим процессов и т.д. Сплав НКоВоЗ-3 выпускается в виде Прецизионные сплавы - реферат узкой ленты.

В конце концов, для магнитострикторов, работающих при низких частотах (порядка сотен герц), и в особенности при завышенных температурах нет необходимости в добавках кобальта. При нагреве до 150-200 °С для незапятнанного никеля Е перебегает через 0. Для этих критерий эксплуатации разработан сплав, не содержащий кобальта.

Текстурованные магнитострикционные ленты из Прецизионные сплавы - реферат никелевых сплавов создают по техническим услови­ям АО "Экспериментальный завод высококачественных сплавов" (г. Москва).

Сравнительные свойства магнитострикцион-ных материалов приведены в таблице, где вместе с новыми сплавами на базе никеля указаны традицион­ные сплавы, включая альфер Ю13.

Выводы. 1. Новые магнитострикционные сплавы на базе никеля, сначала типа Ni - 4 % Со, по Прецизионные сплавы - реферат акустическим чертам не уступают традицион­ным материалам, применяемым в источниках ультра­звука, а по механическим и противокоррозионным свой­ствам - их превосходят.

2. Предложен аспект стойкости параметров относительно колебаний хим состава: минимум производной данного характеристики, а именно E по концентрации компонент. Этот фактор целенаправлено принимать во внимание при разработке новых материа­лов, в Прецизионные сплавы - реферат особенности с внедрением способов математичес­кого планирования опыта.

Воздействие деформации и наружной нагрузки на свойства обратимого эффекта памяти формы в сплаве 80Г15Д2НЗХ

При определенной обработке обратимое формоизме­нение в сплавах памяти формы наблюдается и без приложения наружной нагрузки (так именуемый эффект обратимой либо двухсторонней памяти Прецизионные сплавы - реферат формы). В данном случае деформация при прямом мартенситном превра­щении происходит под действием внутренних напряже­ний либо изъянов кристаллической структуры. Одним из методов получения эффекта обратимой памяти формы является неоднократное повторение цикла:

деформация в мартенситном состоянии - нагрев - ох­лаждение. Более ярко двухсторонняя память формы выражена в Mn-Cu-сплавах, в каких Прецизионные сплавы - реферат высокотемпера­турная гранецентрированная кубическая (ГЦК) у-фаза претерпевает переход в гранецентрированную тетраго-нальную (ГЦТ) фазу по механизму термоупругого мартенситного перевоплощения. В этих сплавах значитель­ная величина обратимого формоизменения наблюдается уже после первого цикла (деформация в мартенситном состоянии - нагрев - остывание) [I].

Изучили сплав 80Г15Д2НЗХ (15 % Си, 2 % Ni, 3 % Сг Прецизионные сплавы - реферат, остальное -Мп), владеющий хорошим комплексом механических и термочувствительных параметров после закалки от 900 о С в воде и отпуска при 450 о С 2 ч [2]. Отпуск при 450 °С содействует установ­лению метастабильного равновесия 2-ух изоморфных ГЦК-фаз (у, и у0 различного состава и увеличивает темпера­туру мартенситного перевоплощения до 160 °С [З]. После Прецизионные сплавы - реферат отпуска ленту размерами 200х10х1 мм подвергали пластической деформации извивом. Получившуюся в итоге деформации ленты геликоидальную пружину помещали в установку, К внутреннему концу пружины агрессивно крепился вал, через который на нее передавался неизменный момент силы. Пружину подвергали термоциклированию по схеме 20 - 180 °С. Нагрев пружины-образца осуществлялся электричес­ким током. Температуру контролировали Прецизионные сплавы - реферат приваренной к эталону хромель-алюмелевой термопарой, а деформа­цию внешнего волокна - по углу поворота вала при помощи датчика угловых перемещений. На рис. 1, а представлена кривая формоизменения эталона после деформации со степенью E= 2,7 % в процессе нагрева и остывания.


При первом нагреве происходит частичное восстановление начальной формы (кривая Прецизионные сплавы - реферат 7). При 180 °С деформация восстановления формы е, = 0,9 %. В процессе остывания происходит частичный возврат к форме, данной начальной деформацией (е, и 0,5 %). При предстоящем термоцикли-ровании кривая формоизменения стабилизируется, повторяя кривую остывания 2 с фактически нулевым гистерезисом .Зависимость величины обрати­мого эффекта памяти формы е; от деформации в мартенситном состоянии приведена на рис Прецизионные сплавы - реферат. 2. Видно, что при малых значениях е,, эта зависимость линейная. При e > 4 % величина е; не меняется, что согласуется сданными работы [I].


Если после обозначенной обработки к эталону при термоциклировании дополнительно приложить внеш­нюю нагрузку, величина обратимого эффекта памяти формы поменяется. При всем этом направление приложения наружной нагрузки о может совпадать с направлением Прецизионные сплавы - реферат подготовительной деформации , либо быть противопо­ложным ему. Пример формоизменения под нагрузкой, когда направления dи e совпадают, представлен на рис. 1, б. Нагрузка никак не оказывает влияние на формовосстанов-ление эталона при первом нагреве (кривая 3 имеет такую же форму, как кривая 2), но вызывает дополни­тельную деформацию при охлаждении (рис Прецизионные сплавы - реферат. 1, б, кривая 4). Эта дополнительная деформация увеличива­ется при предстоящем термоциклировании, но после 3-х циклов нагрева и остывания кривая формоизменения стабилизируется (рис. 1, б, кривая J). Формоизменение под нагрузкой становится более плавным, но температура наибольшей термочувствительности фактически не увеличивается (рис. 1, б, кривая 5). Воздействие нагрузки в целом можно охарактеризоватьдвумя параметрами: суммарной степенью необратимой деформации Ер Прецизионные сплавы - реферат, накапливающейся в процессе стабилиза­ции, и степенью обратимого формоизменения под нагрузкой в установившемся режиме. На рис. 3 , а приведена зависимость e и eр от величины наружной нагрузки d для 3-х групп образцов, различающихся по степени подготовительной деформации в мартенситном состоянии. Для всех 3-х групп приложение наружной нагрузки увеличивает Прецизионные сплавы - реферат величину обратимого формоизмене­ния При всем этом более существенное увеличение .

наблюдается в образчиках с e= 0,6 %, и малое -в образчиках с e = 8,0 %. Зависимость Sp от наружной нагрузки приблизительно схожа во всех 3-х группах образцов: Бр имеет низкие значения при о < 100 Н/мм2 и резко возрастает при о > 100 Н/мм2 .

В случае, когда Бц и о обратны по направле­нию Прецизионные сплавы - реферат, наружняя нагрузка приводит к деградации обрати­мого эффекта памяти формы. Как для образцов e = 1,2 %, так и для образцов с e= 4,6 %, величина eрезко понижается с повышением а (рис. 3, б).



Появление обратимого эффекта памяти формы в Mn-Cu-сплавах связано с особенностями их деформа­ции в мартенситном ГЦТ Прецизионные сплавы - реферат-состоянии. В этих сплавах она осуществляется по двум механизмам: двойникованием со сдвигом плоскостей {110} в направлении на исходных стадиях деформации и дислокационным скольжением по обыкновенной системе {111} , преобла­дающем при огромных степенях деформации [4,5]. Часть деформации, обусловленная смещением границ, является обратимой и восстанавливается при нагреве в процессе ГЦТ - ГЦК-превращения. При всем этом области, в Прецизионные сплавы - реферат каких произошла необратимая деформация скольжением, становятся центрами локальных внутренних напряже­ний. Направленные внутренние напряжения вызыва­ют при охлаждении преимущественное образование мартенсита с подходящей ориентировкой кристал­лографической оси тетрагональности с [1],т.е. являют­ся предпосылкой появления обратимого эффекта памя­ти формы.Противоречие устраняется, если представить, что сформированные деформацией Прецизионные сплавы - реферат внутренние напряжения значительно неоднородны по направлению. Предпосылкой неоднородности являются аккомодационные напряже­ния в мартенсите. Этот вывод конкретно следует из анализа результатов работы [б], в какой рентгено-структурными способами изучался механизм деформации Mn-Cu-монокристаллов с мартенситной структурой.

Согласно [б], при ГЦК -» ГЦТ-превращении в Mn-Cu-кристалле образуются пластинки мартенсита, граничащие Прецизионные сплавы - реферат по плоскостям {110}. Любая из пластинок состоит из мартенситных доменов 2-ух вариантов со взаимно перпендикулярными тетрагональными осями с . Домены имеют двойниковую ориентацию с плоскос­тями двойникования {110}, составляющими угол 60° с границами мартенситных пластинок. Границы двойников просто подвижны и при приложении наружных напряже­ний передвигаются вовнутрь неблагоприятно ориентиро­ванного двойника. Это приводит Прецизионные сплавы - реферат к формированию мартенситной текстуры с доминированием доменов с осью повдоль направления сжатия. Но при неблагоприятной ориентировке мартенситной пла­стины, для которой направление деформации парал­лельно плоскости двойникования, перемещение сущес­твующих границ двойников нереально (фактор Шмида равен 0).

В качестве примера на рис. 4 изображены пластинки ан В, состоящие Прецизионные сплавы - реферат из доменов 1, 2 и 3, 4 соответственно. При приложении сжимающей нагрузки о повдоль [010] условия для перемещения границ меж вариациями 1 и 2 в пластинке А будут лучшими. В данном случае двойниковые границы меж вариациями 3 и 4 в пластинке В не могут передвигаться. Опыт указывает, что на границах пластинок появляются аккомодационные напряжения растягивающие пластинку В. Не считая того Прецизионные сплавы - реферат, условие сохранения сплошнос­ти просит разворота пластинки А относительно В при двоиниковании. Отсюда появляются аккомодационные сдвиговые напряжения .


При деформации поликристалла также должны появляться значимые аккомодационные напряже­ния на границах зернышек. Релаксация аккомодационных напряжений отчасти происходит двойникованием, отчасти - скольжением на границах раздела мартен­ситных вариантов и на границах зернышек Прецизионные сплавы - реферат. При последую­щем нагреве сплава области аккомодационного сколь­жения становятся очагами неоднородных по направле­нию внутренних напряжений. Мы предполагаем, что эти напряжения играют важную роль при образовании преимущественной текстуры мартенсита в процессе остывания. Они содействуют наилучшей аккомодации на границах пластинок текстурованного мартенсита. В то же время упругие напряжения Прецизионные сплавы - реферат, создаваемые наружной нагрузкой, при данной схеме испытаний можно считать однонаправленными. Таким макаром, различия в критериях аккомодации являются предпосылкой наименьшей эффективности способа нагрузки по сопоставлению с способом деформации.

В рамках предложенной нами модели разъясняется тот факт, что величина обратимого эффекта памятиР формы в образчиках, подвергнутых деформации с e= 2,7 и 8,0% после Прецизионные сплавы - реферат снятия нагрузки становится ниже исходно­го уровня (см. рис. 3). По нашему воззрению, термоциклирование под нагрузкой сглаживает внутренние напряжения по направлению приложенного напряже­ния. При всем этом неоднородные напряжения сформированные деформацией в мартенситном состоя­нии, подавляются.

Выводы. 1. Лучшим методом формирования обратимой памяти в изделиях из сплава 80Г15Д2НЗХ является пластическая Прецизионные сплавы - реферат деформация в мартенситном состоянии со степенью 5-10 %. Несколько наименее действенным методом является приложение к изделию нагрузки в процессе мартенситного перевоплощения. Совместное воздействие деформации и нагрузки не приводит к существенному увеличению степени обра­тимого формоизменения.

2. Обратимый эффект памяти после деформации обоснован наличием поля внутренних напряжений, значительно неоднородных по направлению.3. Изменение степени Прецизионные сплавы - реферат обратимого формоизменения под наружной нагрузкой обосновано конкретным воздействием нагрузки на текстуру мартенситного превра­щения и появлением дополнительных неоднород­ных внутренних напряжений.

Перечень ЛИТЕРАТУРЫ.

1) В.В.Русаненко, А.Ф.Еднерал, О.Н.Леденева. Элинварные и

механические характеристики мартенситно-аустенитных сплавов.//

Металловедение и термообработка. 1996 №7. Стр.27-30.

2) С.Г.Хаютин, И.П. Голямина. Магнитострикционные Прецизионные сплавы - реферат сплавы

на базе никеля. .//Металловедение и термообработка. 1997 №3. Стр. 20-23.

3) П.Л.Потапов, С.Ю.Макушев, В.Б.Дмитриев. Воздействие деформ-

ации и наружной нагрузки на свойства обратимого эффекта

памяти формы в сплаве 80Г15Д2Н3Х. // Металловедение и термообработка. 1997 №3. Стр. 16-19.

4) А.Н. Захаров. Физика прецизионных сплавов с особенными

термическими качествами. М Прецизионные сплавы - реферат.1993, стр. 4-10.

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение ………………………………….. стр.1

Элинварные и механические характеристики мартенситноаустенитных сплавов…..……стр.2

Магнитострикционные сплавы на базе никеля……………………………………....стр.8

Воздействие деформации и наружной нагрузки на харрактеристики обратимого эффекта памяти формы в сплаве 80Г15Д2Н3Х………….…стр.13

Заключение………………………………...стр.19

Министерство высшего ипрофессионального образования Р.Ф.

ВОЛОГОДСКИЙ Муниципальный

ТЕХНИЧЕСКИЙ Институт

Кафедра экономики и технологии

производственных Прецизионные сплавы - реферат процессов.

Дисциплина: Материаловедение

РЕФЕРАТ

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ

Выполнил : ст. гр. МТ-22

Дружинин С.В.

Проверил: Тамарина А.М.

г Вологда

1999

Вологда 1999



prazdnik-dlya-detej-rossijskaya-blagotvoritelnost-v-zerkale-smi.html
prazdnik-i-ne-tolko-slavyanskij.html
prazdnik-konkurs-puteshestvie-po-skazkam-h-k-andersena-volshebnaya-strana-andersena-cel.html