Способ генерации реактивных напряжений в материале с эффектом памяти формы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ РЕАКТИВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В МАТЕРИАЛЕ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ(73) Патентообладатель Витебский государственный технологический университет(57) Способ генерации реактивных напряжений в материале с эффектом памяти формы путем нагрева в зане воленном состоянии предварительно деформированного материала до температуры, гдетемпература окончания обратного мартенситного превращения, отличающийся тем, что в процессе нагрева в материале возбуждают ультразвуковые колебания с амплитудой механических напряжений 0,2 т.ф.,где т.ф. - фазовый предел текучести материала. 4065 1 Изобретение относится к области материаловедения, а именно к материалам, обладающим эффектом памяти формы (ЭПФ). Известен способ генерации реактивных напряжений в материалах с ЭПФ, включающий предварительную деформацию за счет, например, изотермического нагружения мартенсита, или пластичности превращения и нагрев в заневоленном состоянии до температуры окончания обратного фазового превращения. В процессе нагрева в материале из-за невозможности устранения деформации за счет реализации ЭПФ возникают значительные механические напряжения 1. Данный способ является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому. Недостатком известного способа является большая инерционность возникновения реактивных напряжений и их релаксации. Это обусловлено временем нагрева и охлаждения материала. Т.е. для получения определенных значений реактивных напряжений материал должен быть нагрет до соответствующей температуры. В случае необходимости сброса реактивных напряжений и повторной их генерации, материал должен быть сначала охлажден до температуры окончания прямого мартенситного превращения, а затем снова нагрет. Естественно, что это требует определенного времени. Для массивных образцов время охлаждения и нагрева велико, особенно если нагрев осуществляется косвенно, например в нагревательных печах. Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является снижение длительности генерации и релаксации реактивных напряжений. Указанная цель достигается за счет того, что в способе генерации реактивных напряжений посредством нагрева в заневоленном состоянии предварительно деформированного материала до температуры Т , в процессе нагрева в материале возбуждают ультразвуковые колебания с амплитудой механических напряже ний 0,2 т.ф., где- температура окончания обратного мартенситного превращения, т.ф. - фазовый предел текучести материала. Техническая сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано устройство для осуществления способа, а на фиг. 2 приведена зависимость напряжения от температуры для проволоки из сплава(этап нагрева включает участки возбуждения ультразвука). Способ реализуется следующим образом. После изотермической пластической деформации материала в мартенсите или пластичности превращения, образец 4 жестко фиксировали с возможностью возбуждения в нем ультразвуковых колебаний с помощью вибратора 1 и волновода 2 (фиг. 1). Температуру образца и реактивные напряжения измеряли с помощью термопары и тензодатчика 5. Нагрев осуществляли в муфельной печи 3 или с помощью электроконтактного нагрева. Нагрев материала до температуры начала обратного фазового превращения (участок АВ, фиг. 2) не вы зывает возникновения в нем механических напряжений. После достижения температурыв образце начинают появляться напряжения, которые увеличиваются вплоть до температуры окончания обратного фазового превращения. Включение ультразвуковых колебаний (УЗК) в интервале температурТ вызывает мгновенный рост реактивных напряжений (фиг. 2), эквивалентных повышению температуры в образце. При постоянной температуре образца в этом интервале включение и выключение УЗК приводит к мгновенной генерации и практически полной релаксации реактивных напряжений, что невозможно осуществить с помощью нагрева и охлаждения из-за инерционности этих процессов. Такое поведение материала с ЭПФ может иметь практическое применение в различных исполнительных механизмах многократного действия. Примеры конкретного осуществления способа. Во всех таймерах использовали в качестве образцов проволоку -51(ат.)диаметром 0,5 мм, которую предварительно подвергали отжигу при 500 С в течение 30 минут на воздухе. Нагружение образцов проволоки осуществляли на разрывной машине. Нагрев образцов производили с помощью инфракрасного излучателя. Источником ультразвуковых колебаний служил магнитострикционный преобразователь ПМС 11, питаемый от генератора УЗГ 1-1. Частота ультразвукового воздействия составляла 22 кГц. В образце при(80 С) путем одноосного растяжения задавали механическое напряжение 180 МПа (фиг. 2), жестко фиксировали и охлаждали до М (М 22 С). Для генерации напряжений жестко закрепленный образец нагревали выше температуры окончания обратного фазового превращения . Таким образом, из анализа экспериментальных результатов видно, что генерация механических напряжении под действием УЗК наблюдается при амплитудах, больших некоторого порогового значения(0,2 т.ф.), причем только в интервале характеристических температур. 4065 1 Результаты экспериментов представлены в таблице. генерации нет генерации нет генерации нет генерации нет 10 12 15 25 генерации нет 10 15 24 30 генерации нет генерации нет генерации нет Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3