Способ создания обратимого эффекта памяти формы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ СОЗДАНИЯ ОБРАТИМОГО ЭФФЕКТА ПАМЯТИ ФОРМЫ(71) Заявитель Институт технической акустики НАН Беларуси(73) Патентообладатель Институт технической акустики НАН Беларуси(57) Способ создания обратимого эффекта памяти формы, включающий деформацию материала в мартенситной фазе и фиксацию его в стесненном состоянии, отличающийся тем, что в материале, зафиксированном в стесненном состоянии, возбуждают ультразвуковые колебания с амплитудой механических напряжений (0,20,8)0,2, где 0,2 - предел текучести материала.(56) ООЦУКА К., СИМИДЗУ К. и др. Сплавы с эффектом памяти формы / Под. ред. Глейзера А.М., М. Металлургия. - 1990. - С.87-98.9117273 1, 1991.2010868 1, 1994.0519311 1, 1992.0086012 2, 1983.0086014 1, 1983. Изобретение относится к области материаловедения, а именно к материалам, обладающим эффектом памяти формы (ЭПФ). Известен способ создания обратимого эффекта памяти формы в сплавах, заключающийся в деформации образца в мартенситной фазе, фиксации в этом состоянии, нагреве в стесненном (заневоленном) состоянии, в результате чего происходит обратное превращение, и выдержка (старение) при определенной температуре 1. Данный способ является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому. Недостатком известного способа является большая трудоемкость, обусловленная тем, что для получения обратимого ЭПФ необходимы длительные изотермические выдержки в процессе старения материала в стесненном состоянии. Так, для того, чтобы получить большое изменение при циклическом нагреве и охлаждении сплава -51 (т.), состаренного в стесненном состоянии, необходимо, чтобы продолжительность старения при 500 С составляла 1 ч, при 400 С - 100 ч 1. Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является упрощение процесса создания обратимого эффекта памяти формы. Указанная задача решается за счет того, что в способе создания обратимого эффекта памяти формы, заключающемся в деформации материала в мартенситной фазе и фиксации его в стесненном состоянии, в материале зафиксированном в стесненном состоянии возбуждают ультразвуковые колебания (УЗК) с амплитудой механических напряжений (0,2-0,8)0,2, где 0,2 - предел текучести материала. Для создания обратимого ЭПФ материал после термообработки подвергают деформации в мартенситной фазе, например, с помощью пластической деформации изгиба, придают ему определенную форму и фикси 4133 1 руют в этом состоянии путем приложения статического напряжения 1. В этом состоянии в материале возбуждают ультразвуковые колебания с амплитудой механических напряжений в пределах (0,2-0,8)0,2, где 0,2- предел текучести материала. Механические напряжения высокой частоты создают в материале поля внутренних напряжений, обусловленные возникновением необратимых дефектов, таких как, например, дислокации, связанные с деформацией. В результате в материале возникает устойчивый обратимый эффект памяти формы. Причем, время воздействия ультразвуковыми колебаниями на материал составляет в зависимости от вводимой акустической мощности от долей секунды до минуты. Примеры конкретного осуществления способа Во всех примерах используют в качестве образцов проволоку -51(т.), диаметром 0,5 мм которую предварительно подвергают отжигу. Пример 1 (прототип). Образец деформируют изгибом с величиной деформации 7 в мартенситном состоянии. Затем прикладывают постоянное напряжение 100 МПа и нагревают через температурные интервалы мартенситных превращений до 500 . После этого выдерживают образец в стесненном состоянии при этой температуре 1 ч и охлаждают. В этом случае величина обратимого ЭПФ составляет 1,3 . Пример 2 (предлагаемый способ). Образец деформируют изгибом с величиной деформации 7 в мартенситном состоянии. Затем прикладывают постоянное напряжение 100 МПа, затем возбуждают в образце ультразвуковые колебания с амплитудой 0,20,2 (35 МПа). Время воздействия УЗК 7 с. В результате УЗК воздействия величина обратимого ЭПФ в образце составляет 1,4 . Пример 3. Образец деформируют изгибом с величиной деформации 7 в мартенситном состоянии. Затем прикладывают постоянное напряжение 100 МПа, затем возбуждают в образце ультразвуковые колебания с амплитудой 0,80,2 (140 МПа). Время воздействия УЗК 7 с. В результате УЗК воздействия величина обратимого ЭПФ в образце составляет 1.4 . Пример 4. Образец деформируют изгибом с величиной деформации 7 в мартенситном состоянии. Затем прикладывают постоянное напряжение 100 МПа, затем возбуждают в образце ультразвуковые колебания с амплитудой 0,10,2 (18 МПа). Время воздействия УЗК 14 с. В результате ультразвукового воздействия величина обратимого ЭПФ в образце составляет 0.5 . Пример 5. Образец деформируют изгибом с величиной деформации 7 в мартенситном состоянии. Затем прикладывают постоянное напряжение 100 МПа, затем возбуждают в образце ультразвуковые колебания с амплитудой 0,90,2 (158 МПа). Время воздействия УЗК 3 с. В результате ультразвукового воздействия образец разрушился. Таким образом, из примеров 1-5 видно, что режим ультразвуковой обработки материала в пределах (0,20,8)0,2 является наиболее оптимальным. Выбор амплитуды знакопеременных напряжений (0,2-0.8)0,2 обусловлен тем, что при амплитуде менее 0,20,2 требуется большее время воздействия на материал УЗК, что вызывает усталостное его разрушения,кроме того, в этом случае обратимый ЭПФ проявляется не в полной мере. Возбуждение в материале напряжений более 0,90,2 даже при незначительном времени воздействия УЗК приводит к усталостному его разрушению. Источники информации 1. ООЦУКА К., СИМИДЗУ К. и др. Сплавы с эффектом памяти формы / Под. ред. А.М. Глезера, М. Металлургия. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.