Лекция 12.

12. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами

12.1. Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения

        Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения широко применяю в машиностроении и приборостроении. Наиболее распространены сплав Fe-Ni , у которых коэффициент линейного расширения  при температурах от -100 до 100⁰С с увеличение содержания никеля до36 % резко уменьшается, а при более низком содержании никеля вновь возрастает. При температуре 600-700⁰С такого явления не наблюдается и коэффициент линейного расширения  в зависимости от состава изменяется плавно, что объясняется переходом сплавов в парамагнитное состояние. Таким образом, низкое значение температурного коэффициента связанно с влиянием ферромагнитных эффектов. Такой сплав широко используется в технике, где необходимо постоянство размеров в широком интервале температур Этот сплав (36Н), получивший название инвар, имеет минимальное значение коэффициента линейного расширения в системе железо - никель  = 1,5 10^{-6 0}С^-1. Для вакуумных впаев в молибденовые стекла применяют сплав 29НК называемый ковар с коэффициентом линейного расширения  == (4,6-5,5)10^{-6 0}С^-1. Для изготовления деталей, спаиваемых со стеклом ( например в телевизионных кинескопах) имеющий   8,7 10^{-6 0}С^-1 применяют более дешевые ферритные железо-хромистые сплавы 18ХТФ и 18ХМТФ. Эти сплавы имеют одинаковые свойства, но сплав 18ХТФ дешевле, так как он не содержит молибдена.

12.2. Сплавы с эффектом памяти формы

        При напряжении выше предела упругости после снятия нагрузки металл не воспроизводит первоначальные размеры и форму. Сравнительно недавно были открыты сплавы, обладающие эффектом "памяти формы". Эти сплав после пластической деформации восстанавливают свою первоначальную геометрическую форму или в результате нагрева (эффект "памяти формы" ) или непосредственно после снятия нагрузок (сверхупругость). Так если проволоку закрутить в спираль при высокой температуре и выпрямит при низкой температуре, то при в повторном нагреве проволока вновь самопроизвольно закручивается в спираль.         Термоупругое мартенситное превращение (эффект Кудюмова) сопровождается изменением объема, которое носит обратный характер, обеспечивая память. В сплавах с эффектом "памяти формы" при охлаждении происходит рост термоупругих кристаллов мартенсита, а при нагреве их уменьшение или исчезновение. Эффект "памяти формы" наиболее хорошо проявляется когда мартенситное превращение происходит при низких температурах и в узком интервале температур, иногда порядка нескольких градусов.         В настоящее время известно большое число двойных и более сложных сплавов обладающие в разной степени эффектом "памяти формы": Ni-Al, Ni-Co, Ni-Ti, Ti-Nb, Fe-Ni, Cu-Al, Cu-Al-Ni и другие. Наиболее широко применяют сплав на основе мононикелида титана, NiTi, получившее название нитинол . Эффект "памяти формы" в соединении NiTi может повторяться в течении многих тысяч циклов. Нитинол обладает высокой прочностью, пластичностью, коррозионной и кавитационной стойкостью и демпфирующей способностью. Он широко используется в космической промышленности (антенны спутников земли), в приборостроении (автоматических прерывателях тока, запоминающих устройствах). Для изготовления деталей машин и вычислительной техники, в температурно-чувствительных датчиках.