3 Анализ химического состава сплава на основе никелида титана

В сплавах на основе TiNi температуры проявления неупругости резко понижаются при увеличении содержания никеля и исчезают в сплавах, содержащих никеля более 51,5 ат. % (55,6 вес. %). В сплавах с низким содержанием Ni (< 54,8%) температурный интервал мартенситных превращений (ТИМП) резко повышается. Микродобавки третьих элементов (даже в пределах нескольких %) значительным образом изменяют всю картину температурного превращения. Проблема точности получения заданного состава связана в первую очередь с технологиями получения сплавов TiNi. Определенные препятствия могут быть вызваны несколькими факторами, основными из которых считаются: обеспечение содержания титана на необходимом уровне для проявления неупругих свойств и попадания в строго заданный ТИМП, а также наличие, объем и состав побочных фаз.

Кислород присутствует в никелиде титана в виде примесей внедрения - включений оксидов – Ti₄Ni₂O и TiO₂. Формирование оксида первого типа ведет к обеднению TiNi-матрицы титаном и способствует понижению температуры M_н. Допустимый уровень содержания кислорода в TiNi выдерживается в определенных пределах (табл. 3.1).

Формирование оксида TiO₂ второго типа имеет благоприятное действие. Из окружающей среды азот образуется в таком же составе, как кислород, оказывая дополнительно с ним отрицательный эффект. Легирование азотом приводит к усилению эффектов нестабильности В2-фазы, к резкому уменьшению пластичности до разрушения при Т=0,4-0,5Т_пл, снижает энергию дефекта упаковки в сплавах TiNi. Легирование азотом приводит к смене механизма деформации В2-фазы никелида титана от скольжения к механическому двойникованию, меняет характер разрушения от вязкого, «ямочного», к хрупкому, чисто скольному. С другой стороны, азотирование и карбонитрирование довольно широко применяется для повышения износостойкости сплава TiNi. В сплаве TiNi титан связывает углерод в прочный карбид титана TiC с температурой плавления 3450 К, способствует улучшению свариваемости и сопротивления коррозии. Приведенные данные из различных источников можно обобщить в виде таблицы влияния на функционально-механические свойства (табл. 3.1) [7].

Таблица 3.1 – Влияние включений и легирующих элементов в сплавах на основе никелида титана с ЭПФ [7, c. 50]

Элемент	Содержание	Свойства TiNi
		ТИМП	Прочность	Пластичность
Неметаллы
O	0,025 ÷ 0,1 %	↓	↑	↓
N	0,002 ÷ 0,005 %	↓	↑	↓
H	0,0001 ÷ 0,001 %	↓	↑	↓
C	0,005 ÷ 0,050 %	↓	↑	↓
Металлы
Fe	3 ат. %	↓	↓	↓
Cu	1 ат. % 5-6 ат. %	↑ ↓	↓ ↓	↑ ↑
V, Co	5-6 ат. %	↓	↓	-
Al	1 ат. % ≥ 2 ат. %	↓ ↓	↓ ↓	↑ ↑
Nb	3 ат. %	↓	↓	↓
Zr, Hf	≤ 5 ат. %	↑	↓	↓

ТН-10 является сплавом с интерметаллидным типом упрочнения. Его состав приведен в табл. 3.2

Таблица 3.2. – Состав сплава ТН-10 [2, c. 12]

Марка сплава	Содержание элементов, ат. %
	Ni	Mo	Fe	Co	Cu	Al	Ti
ТН-10	50-51,5	0,5-1,5	0,5	0,2-0,3	0,1-0,2	0,05-0,1	ост.