Разработка высокопрочных и пластичных эвтектоидных сплавов на основе Cu–Al–Ni с эффектами памяти формы

Разработка высокопрочных и пластичных эвтектоидных сплавов на основе Cu–Al–Ni с эффектами памяти формы

 

В.Г. Пушин, Н.Н. Куранова, А.Э. Свирид, В.В. Макаров, Н.В. Николаева, А.В. Пушин, А.Н. Уксусников, С.В. Афанасьев, А.В. Королев, В.В. Марченков, В.П. Пилюгин

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия

 

Впервые в мире получены высокопрочные и пластичные мелкозернистые сплавы на медной основе с термоупругими мартенситными превращениями и обусловленными ими эффектами памяти формы (ЭПФ) и разработаны новые способы их создания для широкого применения. При этом ключевым императивом является мелкозернистость сплавов, обеспечивающая их повышенную пластичность наряду с реализацией обратимых ЭПФ, прочностью и термостабильностью структуры и физико-механических свойств. Экспериментально данный вывод установлен для различных схем механического нагружения в разных структурных состояниях сплавов (аустенитном или мартенситном). Доказано, что наличие мелко- (размером менее 150 – 200 мкм) и ультрамелкозернистой (размером в единицы микрон и менее) структуры практически исключает развитие катастрофической зернограничной хрупкости, предотвращая негативное влияние большой упругой анизотропии и возможного проэвтектоидного и эвтектоидного распада, ответственных за хрупкость обычных крупнозернистых медных сплавов. Разработаны способы радикального измельчения зеренной структуры сплавов, основанные на легировании и применении высокотемпературной термомеханической обработки с последующей закалкой, мегапластической деформации сдвигом или осадкой.

 

Рис. 1. РЭМ-изображения при ДОРЭ сплава Cu–14Al–3Ni после КВД на 10 оборотов и отжига при 873 К 60 мин: комбинированный контраст (в отраженных и ОЖЕ электронах) (а), ориентационный контраст (б), ПЭМ-изображения прямого разрешения (в).

 

Область применения: Высококонкурентные методы получения МЗ и УМЗ сплавов с ЭПФ эвтектоидной системы Cu–Al–Ni, основанные на легировании, применении ВТМО с последующей закалкой, МПД кручением, прокаткой, волочением или одноосным сжатием, разработаны для широкого практического применения в технике и медицине.

 

  1. Design and Development of Ti–Ni, Ni–Mn–Ga and Cu–Al–Ni-based Alloys with High and Low Temperature Shape Memory Effects [Текст] / V. Pushin, N. Kuranova, E. Marchenkova, A. Pushin // Materials. — 2019. — V. 12. — P. 2616—2639.
  2. The Effect of Plastification of Cu–14Al–4Ni Alloy with the Shape Memory Effect in High-Temperature Isothermal Precipitation [Текст] / A.E. Svirid, V.G. Pushin, N.N. Kuranova, E.S. Belosludtseva, A.V. Pushin, A.V. Lukyanov // Technical Physics Letters. — 2020. — V. 46. — P. 118—121.
  3. Application of Isothermal Upset for Megaplastic Deformation of Cu–Al–Ni β Alloys [Текст] / A.E. Svirid, A.V. Lukyanov, V.G. Pushin, N.N. Kuranova, V.V. Makarov, A.V. Pushin, A.N. Uksusnikov // Technical Physics. — 2020. — V. 65. — P. 1044—2093.
  4. Актуальные проблемы прочности / В.А. Андреев [и др.]; монография под ред. В.В. Рубаника. — Молодечно: ОАО «Типография «Победа», 2020. — 453 с.