автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка медных сплавов с эффектом запоминания формы и технологии их получения для термомеханических соединений различного назначения

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

На правах рукопису

<

ЗАК ГЕНАДІЙ ГРИГОРОВИЧ

. УДК 669.018.6:669.017

Розробка мідних сплавів з ефектом запам’ятовування форми та технології їх отримання для термомеханічних з’єднань різноманітного призначення.

Спеціальність 05.16.04 - Ливарне виробництво

' АВТОРЕФЕРАТ . *'

дисертації на здобуття наукового ступеня ’

ч

кандидата технічних наук

РГь 0,.

-- Ь ДЕК 1

КИЇВ - 1994

Дисертацією є рукопис .

Робота виконана на кафедрі "Фізико-хімічні основи технології металів" Київського політехнічного інституту Наукові керівники: доктор технічних наук, професор ЛАШН Валерій Костянтинович, кандидат технічних наук, с.н.с. ЗАТУЛЬСЬКИй Григорій Зигмундович Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

КОтаЯРСЬКИй Франк Мар"яновичг •

кандидат фізико-математичних'Наук,' с.н.с. КОЛОМИЦЕВ Віктор Ілліч

Ведуча організація завод "Ленінська кузня" «

Захист дисертації відбудеться " / 1994 року

о 4$ годині на засіданні спеціалізованої ради К 068.14.09 по присудженню вчених ступенів Київського політехнічного інституту за адресою: 252056, м.Київ-56, пр.Перемоги, 37, КПІ, ІФФ.

З дисертаційною роботою можна ознайомитись в бібліотеці інститз

Ваш відгук, завірений гербовою печаткою, просимо надсилати за вказаною адресою.

Автореферат розісланий п /У " // 1994 року

Вчений секретар спеціалізованої рашк"к.т.н., доцент

¿ґт/ $£доров Г.Є.

АНОТАЦІЯ

МЕТА РОБОТИ

Метою даної роботи е створення сплавів на основі міді для виготовлення муфт для термомеханічних з”єднань /ТМЗ/ різноманітного призначення та вирішення гехнидогічних питань^ пов"язаних з плавкою, литтям і термообробкою цих сплавів, а також складання та випробування ТМЗ.

Встановлена мета досягалась послідовним рішенням наступних задач:

1. Створення сплавів на основі системи мідь-алюміній-марганець, призначених для виготовлення ТМЗ.

2. Розробка технології плавки, лиття та термообробки муфт ТМЗ.

3. Дослідження особливостей структури створених бронз.

4. Розробка технології складання ТУЗ. , ■

5. Визначення експлуатаційних характеристик ТМЗ на основі системи мідь-алюміній-марганець.

В ДИСЕРТАЦІЙНІЙ РОБОТІ ДО ЗАХИСТУ ВИНОСЯТЬСЯ:

1. Експериментально визначені залежності впливу легуючих елементів на температури мартенситного перетворення та термомеханічні характеристики /ЇМ./ сплавів, які пов"язані з ефектом запа-м"ятовування форми /Е3$/.

2. Склад сплавів для муфт ТМЗ різноманітного призначення.

3. Режим термообробки сплавів. >'

, 4. Експериментально визначені експлуатаційні характеристики сплавів.

НАУКОВА НОВИЗНА

Експериментально визначені:

- спільний вплив алюмінію та марганцю на властивості, пов"язані

з проявою ЕЗФ в алюмінієвих бронзах з високим'вмістом марганцю;

- закономірності змін в структурі, фазовому складі та властивостях бронз при модифікуванні та термообробці;

- реким ініціювання зворотної пам"яті форми;

- коефіцієнти зміщення характеристичних температур по напруженню та залежності впливу величини деформації початку протидії на реактивне напруження;

- швидкість корозії сплавів та їх корозійна поведінка у напруженому стані та у контакті з різноманітними матеріалами'.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ РОБОТИ

Практичне значення роботи полягає в тому, що на основі системи мідь-алюміній-марганець створена нова група сплавів з ЕЗФ, високий рівень ТМХ яких дозволяє застосувати їх для ТМЗ різноманітного призначення. Визначені оптимальні співвідношення вмісту алюмінію та марганцю в бронзах, при дотриманні яких внаслідок термообробки було досягнене значне /в 2 рази і більше/ підвищення ТМХ сплавів. Показана принципова можливість отримання заготовок муфт ТМЗ засобами ливарного виробництва /методами безперервного і відцентрового лиття/. Розроблена технологія була застосована при виготовленні муфт для ТМЗ діаметром від 8 до 168 мм.

Суттєве поліпшення термомеханічних властивостей, досягнене у сплавах з ЕЗФ системи мідь-алюміній-марганець; а також визначення найважливіших експлуатаційних характеристик нових з"єднань створили передумови для застосування ТМЗ цього класу в промисловості. Особливо перспективними напрямками для використання цих сплавів є ремонт трубопроводів великого діаметру за допомогою муфт з ЕЗФ, які застосовуються як інструмент багаторазової дії і виробництво термостабілізуючих шайб і вказівників перегріву, які монтуються в з"єднувальних вузлах електричних контактів. Економічний ефект від впровадження термостабілізуючих шайб та вказівників перегріву на підприємстві "Київські кабельні мережі" склав 60000 крб. на рік в цінах 1991 року.

АПРОБАЦІЯ РОБОТИ

Основні результати і положення дисертації доповідались та обговорювались на науково-технічних семінарах "Матеріали з ефектом пам"яті форми і їх застосування" /«.Новгород,1989р./; "Поліпшення якості та інтенсифікація виробництва відливок на основі застосування ЕОМ" /м.Ленінград,1989р./; У1-й науково-технічній конференції молодих вчених та спеціалістів "Прогресивні ливарні технології

з

та матеріали" /м.Київ, ІГІ1 АН України,1989/; Всесоюзній конференції з м&ртеяситнїж перетворень у твердому тілі /м.Косій,. Україна, 1991/; XXIX Міжреспубліканському семінарі "Актуальні проблеми міцності /м.Псков, 1993р’./; конференції "Сучасні технологічні процеси в ливарному виробництві" ^м.Київ,1993р./; конференції німецького товариства мегелознаиців /й.Тьотт'шгт, 19‘31р./; конференції " AduatofiM* /м.Бремен, 1994р./. •

ПУБЛІКАЦІЇ

По матеріалах роботи опубліковано 9 друкованих праць і одержано

2 авторських свідоцтва на винахід.---

0Б"ЄМ ТА СТРУКТУРА ДИСЕРТАЦІЇ

.Дисертаційна робота викладена на 123 сторінках машинописного тексту. Складається із вступу, п"яти розділів, висновків по роботі та додатку. Робото включає 17 та.блнць, 36 малюнків і бібліографію, що містить 123 джерела. .

ЗМІСТ' РОБОТИ

У першому розділі наведені численні приклада застосування ТМЗ у різних галузях промисловості. Розглянуто конструкції з'єднань з використанням сплавів з ЕЗФ. Значна увага приділена методам інженерного розрахунку та технологіям отримання заготовок муфт Т/.ІЗ.

Порушені проблеми, ідо виникають під час монтажу та експлуатації з'єднань. Наведені методи їх випробувань' та контролю. Систематизація даних по експлуатації ТМЗ дозволила сформулювати основні вимоги до матеріалу муфт, найважливішими з яких є висока величина граничної відтвореної деформації в умовах вільного відтворення форми / ¿Г/, реактивне напруження / é¡> /, температури параметри мартенситного перетворення, технологічність і невелика ціна сплавів. • .

Проведено порівняння властивостей сплавів, які мають практичний інтерес з точки зору їх застосування в ТіДЗ.- Доведено, що алю-мінієзі бронзи, леговааі марганцем, є найбільш перспективними з усіх матеріалів з ЕЗФ на основі міді. Еони здатні конкурувати у цій сфері з нікель-титзновими сплавами, які, незважаючи на високу

ціну та складну технологію виробництва знаходять найбільш широке застосування. Розглянуті особливості отримання, рафінування, і модифікування та термообробки алюмінієвих бронз з ЕЗФ. Показано,

1 ио розробка та дослідження сплавів системи мідь-алюміній-марга-Інець для термомеханічних з"єднань економічно доцільні і технічно виправдані. У кінці розділу сформульованіі' основні завдання роботі

У другому розділі обгрунтовано вибір хімічного складу спла-вів.та описані методики дослідження. ■

^ Область сшіааів з Е32 на концентраційному' трикутнику системи 'мідь-ал:оміній-марганець обмежена координата},ш: з /87Cu ; 13 Ai /, В /9ОСц. ; 10 AÍ /, С /74 й/ ; 6,5 Al ; 19,5 Мп/ та /82,2 Сц ; 9,8 М; 18 Мп/. Вона являє собою чотирикутник з найширшою частиною, яка-відповідає складу марганцю біля 5я. Більшість публікацій, відомих у цей час, відноситься до сгшзвів з вмістом марганцю 4-75 та алюмінію 12-14%. Цей факт обумовлений, певно, намаганням дослідників працювати зі сплавами, які допускають можливість значної зміни хімічного складу без побоювання вийти за мє:кі існування ji-фази, відповідальної за проявлення ЕЗЗ. Одночасно практично не.дослідженою залишилась ціла група сплавів з підвищеним вмістом маргзнцю. Додаткове,у порівнянні з звичайними бронзами з Е35,введення цього компоненту дозволить зменшити кількість алюмінію в сплавах, підвищена концентрація якого в сплавах є причиною надзвичайно низької пластичності високотемпературної фази. Важливим є також, шо найбільш відчутне,підвищення ТМХ сплавів при термообробці^було раніше отримане саме для бронзи з підвищеним вмістом марганцю. Однак відомо, то зменшення концентрації алюмінію веде до значного зниження силових можливостей бронз з ЕЗФ.

Току при виборі хімічного складу сплавів для ТМЗ необхідно шукати оптимальне співвідношення між вмістом алюмінію та марганца, яке буде забезпечувати достатній рівень силових та деформаційних властивостей бронз.

Сплави виплавляли з чистих металів: міді марки МО та МІ /ГОСТ 859-78/, алюмінію марки АО та А8_/Г0СТ 4784-74/, марганцю марок МрО та Мрі /ГОСТ 6008-82/. Плавки вели з використанням графітових тиглів в індукційних печах. Захисним матеріалом було вугілля з деревини. Після розплавленая міді її розкислювали лігатурою мідь-фосфор марки Мі-10 /ГОСТ 4515-81/ у кількості 0,015-

0,0352 від маси міді. Подальше додаваная легуючих проводили у наступній послідовності: алюміній /50-70Х від потрібної кількості/ - мпргшієць-залишки алюмінію. Після зесвоєння усіх компонентів сплав ретельно перемішували та розливали у металеві форми, нагріті до 425-475 К. Температура заливки досягала 1430-1460 К.

Для введення модифікаторів в розплав'використовували лігатури на основі міді, які містили 2,0-2,5% відповідного елементу.

Із отриманих злише і в електроіскровим методом вирізали дослідні зразки, які піддавали термообробці у відповідності до плану досліджень.

Для визначення фазового складу рентгеноструктурним методом " готували ціліндричні зразки, поверхневий шар яких травили у реактиві /2 частини НД/О3 та і частіша на/.

Параметри мартенситного перетворення досліджували методами . вимірювання електричного опору сплавів та диференційної скануючої .калоріметрії із застосуванням калориметру Ь5С-7РС "РЕйКШ-

итя \ ' і0 '

При визначенні ТМХ / £п та ¿р/ сплавів зразки піддавали деформації розтягуванням на машині " /А/57Л0// ", яка була обладнана термостатом та камерой для випробувань, що дозволяло проводити експерименти в температурному інтервалі від 77 до 400 К. Додаткові дані отримували при деформації зразків вигином та крутінням.

Металографічні дослідження проводили на оптичних мікроскопах

» Шрот .>*та« шшмгт... .

Для проведення рентгеноструктурних досліджень використовували установку ПУРС-50ИМ” з камерою обертання ИСВ-86 в мідному випромінюванні. ,

Оцінку схильності бронзи з ЕЗФ до корозійного розтріскування, під навантаженням та піттінгіз у 32 розчині На.01 з додаванням її проводили згідно з ГОСТ 9.019-74 та ГОСТ 9.912-89. Швидкість корозії визначали методом масометрії та поляризаційного опору, а розрахунки вели згідно з ГОСТ 9.908-85.

У третьому розділі наводяться результати досліджень, які стосуються технологічних питань, лов"яЗ£Них з плавкою, оптиміза-цією складі', а також з модифікуванням та термообробкою бронз з ЕП1>. -

Для оцінки впливу легуючих елементів на характеристичні температури та властивості сплавів системи мідь-алюміній-марганець були проведені серії плавок таким чином, щоб у кожній з них кількість обраного для дослідження елементу змінювалась за рахунок основи сплаву, тобто міді, а концентрація іншого залишалась, наскільки це практично можливо, на постійному рівні. Зупинились на слідуючих чотирьох групах сплавів, у кожній з яких концентрація алюмінію змінювалась в межах від 8 до 11% з інтервалом

0,5%: І ^ц30-Х^Х^пі0'1

Си^.х ^ л CUfb.xAtxMtt.-t2 /табл.1/.

При проведенні досліджень встановлено, що залежність температури кінця зворотнього мартенситного перетворення алюмінієвих бронз з ЕЗІ від вмісту алюмінію та марганцю носить лінійний характер. Визначені концентраційні коефіцієнти Ац по цим елементам. З розрахунку на 0,1ї /по масі/ легуючого елементу вони складають для алюмінію 2,5-3,5 град., а для марганцю б,2-7,2 град. Спільний вплив алюмінію та марганцю на Дк дослідних сплавів дозволяє оцінити емпіричне рівняння: . .

Ак(И)9^’25,5(АІ*2І&7Мп), (V

де символи та Ми відповідають концентраціям цих елементів в % по масі. Рівняння /1/ дає змогу розрахувати склад шихти по заданому значенню таким чином, що після засвоєння усіх компонентів сплаву відхилення температури кінця зворотнього мартенситного перетворення від потрібної величини не перевищує 15-20 град., до помітно полегшує коректування складу по ходу плавки, знижує масу коректуючих присадок, зменшує час ведення плавки і, у кінцевому підсумку, сприяє підвищенню якості металу, що виплавляється.

Аналіз залежностей термомеханічних характеристик від хімічного складу сплавів /табл.і/ показує, що підвищення вмісту алюмінію та марганцю веде до лінійного зростання величин ¿¡> . Причому марганець має більш інтенсивний вплив на силові характеристики, ніж алюміній. Підвищення вмісту .марганцю на 1% викликає зростання ¿¡> на 130-140 МПа, у той час як таке саме підвищення концентрації алюмінію сприяє підвищенню реактивного напруження лише на 60-90 МПа. • '

Таблиця 1.

Параметри мартенсктного перетворення та ТМХ дослідних сплавів . .. . після загартування від 1173 К у воду. ............. . . . .

СпЛаВ

Вміст легуючих елементів

■ ■ % по масі

Температури

■перетворення.

Термомеханічні ■ характеристики

Ж

Йґі

~с"^4 о/

Мп Ак ¿».№

305 326 240

301 320 280

263 280 315

240 268 210

225 253 300

' 200 238 315

194 223 380

167 218 390

157 193 435

200 233 315.

160 203 425

150 183 485

>77 160 505

>77 156 545

*77 150 560

115 143 525

>77 137 530,

>77 123 590

>77 103 640

• >77 , ' 93 ' 650 ;

Бр.1 Бо. 2 Бо, З Ба. 4 Бр.5 Бр.6 Бо.7 Бо.8 -Бр.9 БЬ.10 Бо. 11 Бо. 12 Бр. 13 Бр. 14 Бр. 15 Бр. 16 Бр. 17 Бр. 18 Бо. 19 БЬ.20

9.9

10.3 11,2

8.3 . 8,8

9.5 9а9 іб.З.

10,§ 8,0 9,0

9.4 9 9

10.3 10,9 ."8,0

8.4

8.9

9.6 10,1

9.0

8.9

9.0

9.9

9.9

9.9 10,1 10,1 10,1

10.9

10.9 11 0 11,1

10.9 10,8

11 9 12,1

12 0 11 9 12,0

4.1

4.8

4.8

5.9

5.4

5.4

3.9

3.5 3,4

5.9

5.3

4.7

3.7

3.4 3,3

5.1

4.2 4,0

3.2 3 1

Більш складний характер носить залежність від вмісту легуючих елементів /рис.1/. Для забезпечення деформаційних властивостей дослідних сплавів на рівні, який перевищує 4Ї, необхідно дотримувати знайдене емпіричним шляхом співвідношення між вмістом алюмінію та марганцю: ' ’ '

АЫи,б-о,%Мп (У

■ Зниження вмісту мзргзні^ та алюмінію в бронзах супроводжується зростанням величин £п та відповідним зменшенням ¿р . З урахуванням співвідношення /2/, а також більш помітного впливу марганцю на силозі характеристики сплавів інтервали концентрацій легуючих елементів, в яких силові та деформаційні характеристики бронз сполучаються найбільш сприятливим чином, можуть бути позначені приблизно слідуючими концентраціями легуючих елементів: марганець 11-12?, алюміній 9,8-8,ОХ. Для таких сплавів величина £„°° досягає 4-5*, а ¿р знаходиться на рівні 400-600 Ша.

і

Відомо, ао одним з ефективних засобів управління ТМХ бронз з Е3$ є модифікування, позитивний вплив якого може викликати не тільки формування рівнросної дрібнозернистої структури та підвищення макроскопічної ізотропності відливки чи зливку, але й ' сприяє значному підвищенню реактивних напружень, щ.о генеруються сплавами /табл.2/. ........ . • . ■- ■ ■

. Таблиця 2.

Характеристики сплавів після модифікування . .

Ш Вміст легуючих . Модифікуюча Середній роз-- Термомеха-

пп елементів, % присадка, % мір зерна, мм.- нічні харнк

. .... ' _______ » теристики

. у литому після 1 ■

АІ М/і Ге . ;......

• ____ вання

1. 8,5 12 0' 0,3 _ 0,14 0,52 4,1 530

1.1 8,4 12 1 0,2 ,• 0,30 гг 0,17 0 46 3,9 500

1.2 8,4 12 0 0 3 ' 0,2 гг 0,20 0 50 4,2 510

1.3 8,5 12 2 0,3 0,03 ті 0,20 0,56 4 1 500

1.4 8,4 11 9 0,3 0,2 ТС 0,16 0,54 3,9 520

1.5 8,5 12 0 0,3 0,03 ь 0,06 0 15, 4 6 660

1.6 8,6 11 9 0,3 0,12 В 0,16 •0,26* 3’9 490

2. 8,4 12 1 1,0 0/2 . 0,55 3,8 500

2.1 8,5 12 0 0,9 0,03 2г 0,09 0,18 4 0 580

2.2 8,5 11 9 1,0 0 2 Ег 0,10 0 15 4,1 590

2.3 8,4 12 0 0,9 0,03 Ті 0,10 0 16 4 0 600

2.4 8,5 12 1 1,0 0,2 Ті . 0,09 0 20 4,0 610

2.5 8,4 12 0 1,0 0,03 В 0 04 0 14 4,2 700

2.6 8,6 11 9 10 ,: ■-..0 12 В- /• V . 0,16 . 0,22:. -4 0 560

Об"єктом досліджень був обраний сплав Бр.17, який за своїми ТМХ в найбільшій мірі придатний для виготовлення елементів ТЫЗ ' найииршого класу. З подібних з"єднаннях деформацію муфти здійснюють при охолодженні у рідкому азоті. Тому близькість температури цього сплаву до 77 К забезпечує сприятливі температурні умови для деформування муфти. " . '

Згідно з даними літератури особливу роль в процесах модифікування алюмінієвих бронз з підвищеним вмістом марганцю добавками таких елементів як титан, цирконій та бор грає залізо, наявність якого в сплаві само по собі мокс викликати зменшення розміру зерна. ’ .

з

Для порівняння впливу заліза на властивості дослідних сплазів вони були розділені на дві групи /табл.2/. . ■

Аналіз даних таблиці показує, що незалекно від вмісту заліза в сплавах, найбільш високий та стабільний модифікуючий ефект забезпечує присадка бору у кількості 0,03ї. Отриманий результат добре узгоджується з даними робіт, з яких модифікуючу дію цього елементу на структуру алюмінієвих брокз пов"язуюгь не тільки з низьким критерієм розподілу бору в міді та сплавах на їх основі, але й з його поверхневою активністю та позитивною адсорбцією на поверхні розподілу фаз.

Хоч модифікування і дозволяє підвищити силові можливості бронз при збереженні величини £п на рівне 4,0-4,5ї однак, отримані деформаційні властивості є недостатніми для- сплавів для ТМЗ. їх необхідно підвищувати. Серед різних методіз впливу на ТІЛХ бронз з ЕЗФ перспективною є термообробка.

При проведенні термообробки дослідних сплавів в даній роботі використовували реким, який складався з-двох етапів: нормалізації при 1073 К та послідуточого загартування' від 1123 К у воду. Після її проведення для усіх бронз спостерігали підвищення характеристичних температур на 20-30 градусів бєо зміни інтервалів прямого та ззоротнього перетворень. Найбільш позитивний вплив обраний реяим термообробки має на ті бронзи, хімічний склад яких відповідає співвідношенню /2/. Для таких .сплавів величина ¿^досягає 7-85!, а ¿р складає 400-500 МПа.

Дослідження мікроструктури та фазоізого складу сплавів показали, що позитивні зміни в їх ТИХ можуть бути лов"язгні з виникненням внаслідок термообробки дрібних когерентних з матрицею частинок інтерметаліду які зміцнюють сплави та сприяють зміні механізму їх руйнування. . (

У четвертому розділі досліджені експлуатаційні властивості сплавів для ТЮ. Встановлено, що коефіцієнти зміщення Мп під навантаженням для бронз різних хімічних складів близькі між собою та лежать у межах 0,20-0,ЗО К/МІЇа. Виявлені залежності дозволили визначити температурний інтервал надійної експлуатації^ ТМЗ та дати рекомендації стосовно складу сплавів для виготовлення муфт в залежності від умов їх експлуатації. Наприклад, Бр.6,

Бр. 10 та Бр.11 можуть надійно працювати у ТМЗ, які експлуатуються

цо

ш

9,0

8.0-

. і*. Ч У 5,3 ■іоо КІ

\ \ х * 34 : /

Л9 № * ч 4Д 5,3 чЗ*- V V \ ч V-

5,9х —Л , . 4,0; ч

3,0 .9,0.40,0 Ц0 ЩО

Рис. І. Вплив хімічного складу сплавів'ка Е

<оо П •

4 2

/л Л / _

5— 5 Ь х— ■ . 3

/ * // /

і

£ У

ПП !/о

Рис.2. Вплив виду деформації та величини дефоімації початку протидії на ¿>р Бр.17:1 - вигин, 2 - розтягування, . З - крутіння. . . •

І і

в області позитивних температур, наприклад, ни дні моря, але не придатні до застосування у авіації та космічній техннці. У цих галузях найкращі перспективи у Бр.17.

На рис.2 наведені дані спливу-виду деформації та величини деформації початку протидії на Сэр Бр.17. Особливістю отриманих кривих е наявність помітної платоподібної дільниці, відсутньої на аналогічних залежностях, побудованих раніше для крихких лаеп-тектоїдних алюмінієвих бронз, зруйнування яких при деформації відбувається при напруженнях істотно нижчих, ній границя текучості сплавів. ■

У роботі з'ясовані режими впливу на Бр.17, які ініціюють виникнення в ній зворотної пай"яті форми. Встановлено, що наведення зворотної пам"яті можливо значним /у 5-62/ деформуванням сплаву в інтервалі прямого мартенситного перетворення, а також шляхом термоциклювання зразків під навантаженням через повний інтервал перетворення /2 цикли/. У другому випадку наведення г.фзкї відрізняється більшою стабільністю та стійкістю. Величина зворотної лам"яті, що була наведена в сплаві при =600 Ша / 6^- навантаження протидії/, дорівнювала 23. При подальшому циклюванні без зовнішнього навантаження /10 циклів/ помітного зменшення зворотної пам"яті не відбувалось-.-

Однією з важливих експлуатацій«« дш.:ст до сплав і п для Ї.ЧЗ е стійкість проти корозії. Проведеними дослідженнями встановлено, що отримані сплави відносяться до класу корозійно стійких матеріалів. Для елементів трубопроводів, однак, більш важливими з практичної точки зору є оцінка їх схильності до контактної корозії та піттінгу, а такой корозійного руйнування під навантаженням. Одним з нойнебезпечніших агресивних середовид вважають розчини, які містять хлор-іони.

Визначено,що у таких розчинах, Бр. 17 схильна до локальних видів корозійного зруйнування: піттінгу та корозійного розтріскування під навантаженням. Підвищення навантаження з 0,5 ¿0,1 До

0,9 ¿>0)2 зменшує час витримки зразків у напруженому стані до ' зруйнування з 1800 годин до 48 годин. Показано, що у розчинах 'з хлор-іонами Бр.-'І7 може надійно використовуватись у контакті зі сплавом Х16Н10Т та міддю М2.

П"ятий розділ присвячений вирішенім питань, пов"язаних з

l'¿

отриманням та випробуванням реальних Ті.0. Ка прикладі сплаву Ер.І7 показана можливість виробництва заготовок иїуф різного діаметру за допомогою звичайних ливарних технології!, що надає бронзЗм з ЕЗФ суттєву технологічну перевагу над сплавами системи нікєль-ти-тан, муфти з яких виробляються лише методами обробки металіе тиском та порошкової металургії. Досліджені процеси отримання заготовс муфт для труб з зовнішнім діаметром до 20 мм і« установці горизонтального безперервного лиття, а також заготовок муфт для труб великих діаметрів методами відцентрового лиття. В ході експериментів випробували як лдоття в машину з обертанням форми наїжило горизонтальної осі /отримана відливка висото» 160. мм, зовнішнім діаметром 120 та внутрішнім діаметром 90 мм/, так і лиття з вертикальною віссю обертання. Розміри заготовки склали відповідно 40, 40 та 26 ш. ■

Металографічні дослідження та аналіз хімічного складу зразків, вирізаних з різних частин відливок, а такой близькість їх Ti.DC підтвердили високий рівень однорідності відливок та їх високу якість.

Б ході експериментів була запропонована та відпрацьована технологія складання ïifi різних діаметрів /від 8 до ЮЗ мы/, а також проведені випробування отриманих з’єднань, які пу-казали їх високу надійність та працездатність. Наприклад, Ті.іЗ труб діаметром 150 мм, здійснені за допомогою муфт з Е35, що застосовувались як інструмент багаторазової дії, витримували внутрішній тиск касла . до ІиО атм.

Підвищення Ті.іХ, досягнене у бронзах з ЕЗ.Ф, дозволило використати ці матеріали у ТМЗ електричних контактів. Економічний ефект від впровадження цісї розробки на підприємстві "Київські кабельні мережі", склав 60000 крб. на рік в цінах 1991 року.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. На основі сплавів системи мідь-алшіній-марганець створена нова група матеріалів з Е32, високий рівень Тій яких дозволяє використовувати їх для виготовлення муфт Ті.ІЗ різноманітного призначення. .

2. Вивчено спільний вплив алюмінію та маргащю на структуру та властивості алюмінієвих бронз з'ЕЗ-5. Встановлено, що для бронз

оптимального складу, ■ лісі містить 11-12$ марганцо та 9,0-0,0;' алюміній і .-личина Е™ складає після загартування бід І і'73 К у воду 4-5$. а ¿г> лсх'У.ть у иехах 4<о0-о00 Ь'ІІІа.

3. Дослідкено вплив модифікування бором, цирконієм та титаном

на властивості бронз, які придатні для виготовлення ТУЗ. Показано, що модифікування дозволяє підвищити силові МОЖЛИВОСТІ ДОСЛІДНИХ бронз на 100-200 і.Ша при збереженні величини на рівні 4,0-4,555. .

4. Зстніпблоііо, що термообробка сплавів, що включає в себе

нор;<&лізацій при 1073 К та подальше за гарту вання від ІКЗ К у воду здатна принципово покращити Тій. При цьому для бронз з оптимальним хімічним складом £п досягає 7-&%, а 6р складає 400-500 МПа. '

£3. Виявлені загальні закономірності у зміні структури та Лазового складу сплавів, що відбувається внаслідок термічної обробки та полягають у виникненні зміцнаячич матричну фазу включень інтерг.;етгліду Си^МкАС, . -

6. Зипначоні режими термомеханічного впливу на сплав, які сприяють і ні ці звання в ньому зворотної пам’яті формі, величина якої досягає 2%. Показана можливість використання цього ефекту

з роз’ємних ТМЗ.

7. BcTav.os.neuo, ир сплат; для ЇІ.13 відноситься до складу корозійностійких. Вони можуть надійно експлуатуватись в агресивних середовищах, які містять хлор-іони з контакті зі сталла ХІЙНІОТ та мідно під н-іГіруїг.скги'л, що не поребільаус 0,6 бої •

8. Показана принципова можливість отримання якісних заготовок муфт різних діаметрів методами безперервного та відцентрового лиття. Складені та випробувані Ті.З різних типорозмірів з.різних к&-теріаліз трубопроводів.

9. Підвищення Ті*:Х, досягнена у сплавах системи мідь-злікиіаій-каргакець, а такої: з'ясування наПпау.ливіївдх експлуатаційних характеристик нових з'єднань створили передумови для використання Т:.3 цього класу в промисловості. Особливо перспективними напрямками для використавші цих сплавів є ремонт трубопроводів великого діаметру за допомогою муфт з ЕЗЗ, які застосовуються як інструмент багаторазової дії та виробництво термостабілізуючих іиайб і вказівників перегріву, які монтуються у з’єднувальних вузлах електричних контактів. Ккономічкиіі ефект від впровадження цих пристроїв на підприємстві "Киїізсі-кі кабельні мережі" склав 6000!.') крб.

на рік в цінах 1991 року. ,

ОСНОВНІ ПОЛОЕЕНШ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ ВИКЛАДЕНІ В НАСТУ 1ІНИХ ДРУКОВАНИХ ПРАЦЯХ:

1. Кравченко М.А., Зак Г.Г., Ларин В.К. Влияние термический обработки на свойства алюминиевых бронз с ЗЗФ // Тезисы докладов научно-технического семинара "Материалы с эффектом памяти форми и их применение", Новгород. 1ШУ.-С. 70-70.

2. Зак Г.Г., Зитулывкий Г.З., Кравченко М.Л. Разработка и исследование термомеханических соединений труб с noMoqi.io из сплава системи медь-алюминий-маргаиец. Там же - с.£26-228.

3. Зак Г.Г., Нещадим В.Н. Оценка эффективности рафинирования алюминиевых бронз с ЭЗФ//Тезиси докладов УІ научно-технической конференции "Прогрессивные литейные технологии и материалы1', Киев: Тн-т проблем литья. 1969.-е.14-15.

4. Кравченко М.А., Григорян И.В., Зак Г.Г., Затуиьский Г.З. і<1ар--

тенситные превращения и эффект запоминания форми її високоьмр-ганцовистых алшиниевых бронзах // Тезисы докладов всесоюзной конференции по мартенситкым превращениям а твердом теле, Косов. I99l.-c.99.

5. Ас. № І73ІВ59, СССР, С22. Способ термообработки сплавов системы мс-дь-аліоминий-маргансц с 33Ö. 1У92.'

о. A.c. !i; 1743222, СССР, С22. Сплав на основе мед и с эффектом памяти формы, 1992. ’

7, Затульский Г.З., Зак Г.Г., Ларин В.К, Особенности получения, рафинирования и модифицирования алшиниевых бронз и латуней с эффектом запоминания формы // Процессы литья, Р 3. 1991.-е.63-88. '

8. Гордон В.Б., Зак Г.Г1., Затульский Г.З. Эксплуатационный характеристики муфты с алюминиевой бронзы в термомеханическом соединении // Тезисы XXIX Межреспубликанского семинара "Актуальные проблемы прочности", Псков. -1993.-с.103. '

У. Затульский Г.З., Григорян И.В., Зак Г.Г. Опыт получения медных сплавов с эффектом запоминания формы*в промышленных условиях// Цветные металлы, J? 2, Москва. 1993.-с.ЬЗ-5Ь.

10. G.zdk } G. Zatuls-kiji

$as Formerinneriinysverfixoyen. *n Cu-A(-Mn -ie

Qhrunqeh. #H<LUptnrsa.'fimtu.h2 e[er Deutschen besßdck/ii lür haterialkunde EV. Göttinnen

m4.-s.iA. ■ f

.11. Zcctuts4Lii ;G.Za&

TkArtn.omeckxn.icxi itkxvioiLf ci Cu~Al~Mt\,

ika.pt PlßfrlOfU itPotfS . Con.le.re.ntZ ЬГОС&£ dltlQ:

„ AciiixtorW: brAiBh., Um. -j>. 35У-556 .

Зак Геннадий Григорьевич. Разработка медных сплаапв о эффектом запоминания формы и технологии их получения дня тепломеханических соединений различного назначения.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.04 - Литейное производство, Киевски, политехнический институт, Киев. 1994. • .

Па основе -валавов медь-алшиний-марганец создана новая группа сплавов с ЭЗФ, высокий уровень ТМХ которых позволяет использовать их для изготовления соединительных элементоп ТМС различи го назначения. Изучено сопместное влияние алюминия и мпргацца л свойства алюминиевых бронз с ЭЗФ. Исследованы процессы, происхо, щие п структуре н фазовом составе сплавов при их модифициропаки И тс'р 'ообработке, способствующие улучшению ТИХ. Изучим па>;:ной-шие эксплуатационные своПства сплавов для ТМС. Показана принцип! алыпи возможность получения качественных заготовок муфт разной диаметра методами непрерывного и центробежного литья. Собраны и испытьны ТМС различных типоразмеров и материалов. Показана их bi сокол эксплуатационная надежность. . ..

Осуществено промышленное внедрение изделии из ^разработанных сплавив на предприятии "Киевские кабельные сети".

Zak Germdij. Workitifi out of Cu-lmscd alloys with r.hape memory nffoct and tei’.hnologieB of tlieir production for thorniorner.hanieal joints of various purposes.

The dissertation submitted for the degree of Doctor of Philosophy in the speciality Of). 16.04 • Castinff Engineering, Kiev Polytec-.'hnical Institute. Kiev, 1994. •

A new groups of shape memory alloys wan creatod on the bus Cu-Al-Mn alloys, the superior properties of which make it posible tc them for joint elements’ manufacturing.

Л close etudy has been made of the Kiniultaneoui; fiffect of A] Mn on Cu-Al-Mn alloys' properties. The changing of the alloys’ etnu as a result of their modification and heat treatment, as ivell us processes of the alloys’ casting have been also investigated.

4’he industrial impruvment of the worked-out alloys Is realize tho enterprise "Kicvskie Cabelnye Seti”. <

Ключові cjiojju: мартенеятле перетворення, etj

запам'ятоиувапня форми, термомеханічні властивості, тсрмомлхаї з’єднання.