9. Анализ изученной документации

Способ обработки сплава никелид титана с ЭПФ, описанный в патенте №2382113, реализуется с помощью методики магнитно-импульсного воздействия. При исследовании достижимости технического результата, достигаемого заявленным способом, был использован сплав на основе никелида титана состава, близкого к эквиатомному. Проволочные образцы диаметром 2 мм отжигали при температуре 500°С в течение 1 часа, а затем охлаждали с печью до комнатной температуры. Температура М_к окончания прямого мартенситного превращения в этом случае равнялась 36,5°С. Затем образцы подвергали деформированию в мартенситном состоянии в режиме трехточечного изгиба импульсным усилием, генерируемым электромагнитной установкой. Длина образцов равнялась 35 мм, расстояние между опорами равнялось 30 мм. Далее образцы нагревали через интервал температур обратного мартенситного превращения и измеряли возвращаемый за счет ЭПФ прогиб, и вычисляли коэффициент К_эпф по указанному выше соотношению (К _эпф = возврат за счет ЭПФ / остаточный прогиб).

Способ обработки, описанный в патенте №2173730, близок к вышеописанному способу. Образец из сплава никелида титана ТН1 подвергают динамическому нагружению на вертикальном копре с падающим грузом. Скорость нагружения поддерживалась 3 м/с и была постоянной. Величину деформации задают 6%. Нагружение проводят при комнатной температуре. При последующем нагреве образец восстанавливает 5,5% длины, при этом 0,5% - величина остаточной деформации. При последующем термоциклировании в диапазоне температур от 10^oC до 90^oC образец сокращается при нагревании на 3,3% и удлиняется при охлаждении на эту же величину.

Способ обработки, описанный в патенте №1431353, направлен на уменьшение температурных интервалов обратного мартенситного превращения и восстановления формы, а также повышение степени восстановления формы. По предложенному способу обрабатывали сплав Ti 50,6 ат. Ni. Нагрев проводили до 700^оС. Скорость охлаждения (V_охл) варьировали, используя различные среды: контейнер с песком (0,4^о С/с); струя воздуха (10%), масло (120^оС/с). Предложенный способ обеспечивает сужение температурных интервалов мартенситного превращения и восстановления формы в 2-2,5 раза, а степень восстановления формы повышается на 10-20%.

10. Выводы по отчету о патентном поиске

Способ обработки сплава никелид титана, описанный в патенте №2382113, является более эффективным по сравнению со способом, описанным в патенте №2173730, т.к. недостатком данного способа является то, что он направлен на повышение только обратимой памяти формы. Способ является трудоемким и сложным в реализации за счет необходимости использования дополнительных устройств, которые могли бы обеспечить требование постоянства скорости нагружающего элемента, представленного в примере конкретной реализации в виде, в частности, падающего груза вертикального копра.

Кроме того, следует учесть, что при различных размерах образца с ЭПФ скорость его деформирования будет различна при одной и той же скорости нагружающего элемента. Помимо этого задание формы в способе обработки, описанном в патенте №2173730, обычно проводят в аустенитном состоянии выше температуры А_к, что существенно осложняет технологию и не способствует повышению однократного эффекта памяти формы, поскольку непосредственно после этого сразу же требуется дополнительное деформирование. Способ обработки патента №2382113 лишен этих недостатков, следовательно, он имеет гораздо большие преимущества перед своим аналогом.

Целью изобретения патента №1431353 является уменьшение температурных интервалов обратного мартенситного превращения и восстановления формы, а также повышение степени восстановления формы. Это достигается путем нагрева до 700ºС и выдержке при этой температуре в течение 1-10 ч, и обе характеристики метода проведения данной обработки выше, чем в способе (№2382113), где нагрев проводили при температуре 500ºС и выдерживали всего лишь 1 ч. Следовательно, в технологическом плане второй способ (№2382113) является наиболее простым.

Если сравнивать степень восстановления формы в каждом случае, то наибольшую возможность возвращать свою форму имеет сплав, обработанный по способу патента №2382113 (92-99%), за ним идет способ патента №2173730 (96,7%), который ни чуть не уступает вышеуказанному. И, наконец, способ обработки патента №1431353 дает возможность в немного меньших пределах возвращать исходную форму сплава (86-95%).

Таким образом, можно сделать вывод, что способ, описанный в патенте №2382113, имеет лучшие (из анализируемых способов обработки) технологические характеристики и методы получения максимальной степени восстановления формы.

II. Изучение структуры и содержания документа «Описание изобретения»

Рассмотрим структуру и содержание документа «Описание изобретения», входящего в заявку на получение патента на изобретение №2382113 «Способ обработки сплава никелид титана с эффектом памяти формы».

1. Название

Способ обработки сплава никелид титана с эффектом памяти формы

2. Область техники

Изобретение относится к обработке материалов с эффектом памяти формы и машиностроению и используется для увеличения эффекта памяти формы путем повышения коэффициента возврата деформации при реализации эффекта памяти формы.

3. Уровень техники

Из уровня техники известен способ обработки сплавов с эффектом памяти формы, заключающийся в переводе сплава в полностью мартенситное состояние из исходного аустенитного состояния охлаждением до температуры ниже температуры М_к окончания прямого мартенситного превращения, последующего квазистатического деформирования и разгрузки с образованием остаточной неупругой деформации _ост (Фиг.1).

На Фиг.1 для полноты картины приведена и температура М_н - температура начала прямого мартенситного превращения. Собственно эффект памяти формы будет проявляться во время нагревания через интервал А_н-А_к температур начала и окончания обратного мартенситного превращения и заключаться в частичном возврате предварительно заданной остаточной неупругой деформации. В редких случаях наблюдается абсолютно полный возврат деформации, например, в монокристаллах сплавов на медной основе. Однако известный способ дает невысокий коэффициент возврата формы. Недостатком способа обычно является то, что коэффициент К_эпф возврата деформации, происходящего за счет ЭПФ, и вычисляемый как отношение возвращаемой деформации _эпф к предварительной остаточной неупругой деформации _ост(К_эпф= _эпф/ _ост), заметно меньше единицы.

Из уровня техники также известен способ обработки изделий из сплавов с ЭПФ на основе никелида титана для получения низкотемпературной обратимой памяти формы. Способ включает в себя деформирование в мартенситном состоянии, осуществляемое путем одностороннего электрохимического наводороживания в растворе серной кислоты при комнатной температуре, а разгрузку осуществляют выдержкой до полного удаления водорода. Цель изобретения - снижение трудоемкости. После таких процедур при первом нагревании никелида титана через интервал обратного мартенситного превращения реализуется обычный эффект памяти формы, и только во время последующего термоциклирования наблюдается эффект обратимой памяти формы. По описанному способу в примерах реализации значение максимальной обратимой деформации было равно 1,8%, при том что предварительная деформация при наводороживании имела значение «около 4%». Таким образом, при первом нагреве при реализации обычного однократного эффекта памяти формы коэффициент возврата деформации К_эпф составлял 0,45. Однако известный способ дает незначительный коэффициент возврата формы, а также он является трудоемким, что связано с применением химических процессов и необходимостью принятия мер безопасности.

Известен способ обработки сплавов с ЭПФ, позволяющий обратимо регулировать характеристические температуры сплавов с ЭПФ и направление обратимой памяти формы. Способ содержит несколько этапов. Сначала сплав нагревают до температуры 450-550°С и выдерживают 0,5-2,5 часа, и после этого измеряют разницу между температурами А_н и А_к - температурами начала и окончания обратного мартенситного превращения. На второй стадии, если разница между этими температурами меньше 7°С, то выдерживают сплав при температуре 450-500°С 0,5-1 час, если разница больше 7°С, то выдерживают сплав при температуре 510-550°С 1-2,5 часа. На третьей стадии термомеханической обработки пластически деформируют сплав при температуре 250-550°С с деформацией на этом шаге менее 55%. Если эта стадия не приводит сплав к требуемой форме, то проводят промежуточный отжиг при температуре 500-550°С 0,5-2 часа и повторяют третью стадию. Затем проводят окончательную обработку - задают необходимую форму изделию в аустенитном состоянии, проводят полигонизацию при температуре 450-550°С 0,5-1,5 часа, затем при 600-800°С 2-50 минут и старение при температуре 350-500°С 0,15-2,5 часа. Наконец, сплав деформируют не более чем на 15% при температуре Т<М_н+30°С, где температура М_н - температура начала прямого мартенситного превращения. Однако известный способ не обеспечивает повышение коэффициента возврата деформации за счет ЭПФ и он направлен, в первую очередь, на регулирование характеристических температур обратимого мартенситного превращения.