SEMIPRODUCT SHAPE-MEMORY MATERIALS OF NITI TYPE AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME

• Main Authors: SBÂRCEA BEATRICE GABRIELA, CÎRSTEA CRISTIANA DIANA, ION IOANA, LUNGU MAGDALENA-VALENTINA, STANCU NICOLAE
• Format: Patent
• Language: English; Romanian
• Published: 30.05.2016
• Subjects: ALLOYS; CHEMISTRY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; METALLURGY; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS

The invention relates to semiproduct shape-memory materials of the NiTi type, intended to be used for applications in motor vehicle industry, aeronautical industry, medicine and electrical engineering, and to a process for preparing the same. According to the invention, the materials have cylinder shape, they consisting of Ni and Ti alloys having Ni content in the range of 50.8...51.5% atomic mass and, for the remainder, Ti, a density in the range of 5.8...6.45 g/cm, Vickers hardness in the range of 406...709 HV, Young's modulus ranging between 42...98 GPa and conversion temperatures ranging between 2...50°C, the materials being meant to be used in applications at temperatures of less than 80°C. The process, as claimed by the invention, comprises a mechanical alloying of pure Ni and Ti powders having a particle size of 10 μm for Ni and 150 μm for Ti, for 8...15 h, in a stainless steel ball mill, where the ball diameter varies between 4...16 mm, the ratio between the mass of the grinding bodies and the mass of the powder mixture is 7:1, the grinding rate is 250 rpm in wet petroleum ether medium and 99.9% pure Ar protected atmosphere, an amount of 8...36 g being sampled from the so-obtained mixture and introduced into a cylindrical high-density graphite mould having a diameter of 20...40 mm, being sintered in plasma by spark in a vacuum of 10Torr, at a pressing pressure of 40...50 MPa and a temperature of 800...900°C, at a temperature growth/drop rate of 100°C/min and maintained in the sintering plateau for a period of time of 5 min, under the action of 12 direct current pulses, at a pulse duration of 3.3 ms, with an interval of 2ms between the pulses, after which the sintered material is thermally treated in argon or vacuum, in a pipe furnace, at 400°C and maintained in the plateau for 30 min, at a heating rate of 20°C/min, followed by cooling in iced water, when the furnace temperature has reached 100°C. Invenţia se referă la materiale semifabricate, cu memoria formei de tipul NiTi, şi la un procedeu de obţinere a acestora, materialele fiind utilizate pentru aplicaţii în industria auto, aeronautică, medicină şi inginerie electrică. Materialele conform invenţiei au formă cilindrică şi sunt aliaje de Ni şi Ti ce au compoziţii de Ni cuprinse între 50,8 şi 51,5% masă atomică, iar restul Ti, o densitate cuprinsă între 5,8 şi 6,45 g/cm, microduritatea Vickers cuprinsă între 406 şi 709 HV, modulul lui Young cuprins între 42 şi 98 GPa şi temperaturile de transformare cuprinse între 2 şi 50°C, materialele fiind utilizate pentru aplicaţii la temperaturi mai mici de 80°C. Procedeul conform invenţiei constă într-o aliere mecanică a pulberilor pure de Ni şi Ti, cu dimensiunea particulei de 10 μm pentru Ni şi de 150 μm pentru Ti, timp de 8...15 h într-o moară cu bile din oţel inoxidabil, cu diametrul bilelor de dimensiuni variabile, cuprinse între 4 şi 16 mm, unde raportul dintre masa corpurilor de măcinat şi masa amestecului de pulberi este 7/1, viteza de măcinare - 250 rot/min în mediu umed de eter de petrol şi atmosferă protejată de Ar de puritate 99,9%, din amestecul astfel obţinut se prelevează o cantitate cuprinsă între 8 şi 36 g, ce se introduce într-o matriţă de grafit de mare densitate, de formă cilindrică, cu diametrul de 20...40 mm, se sinterizează în plasmă prin scânteie în vid de 10Torr, la presiunea de presare de 40...50 MPa şi o temperatură de 800...900°C, cu o viteză de urcare/coborâre a temperaturii de 100°C/min, timpul de menţinere pe palierul de sinterizare fiind de 5 min sub acţiunea a câte 12 impulsuri de curent continuu, cu durata unui impuls de 3,3 ms, cu pauză de 2 ms între impulsuri, după care materialul sinterizat de tratează termic în argon sau vid, într-un cuptor tubular la 400°C, timp de menţinere pe palier 30 min, cu viteza de încălzire de 20°C/min şi răcire în apă cu gheaţă, după ce cuptorul a atins temperatura de 100°C.