(12) opis patentowy (19) pl

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY (19) PL
(11)
(13)
(21) Numer zgłoszenia: 343696
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(22) Data zgłoszenia:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
06.05.2002 BUP 10/02
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
28.02.2006 WUP 02/06
PL 190895 B1
(51) Int.Cl.
8
C22C 9/01
03.11.2000
Stop miedzi z pamięcią kształtu
(54)
(57)
190895
B1
(73) Uprawniony z patentu:
Uniwersytet Śląski,Katowice,PL
(72) Twórca(y) wynalazku:
Henryk Morawiec,Katowice,PL
Józef Lelątko,Katowice,PL
Stop miedzi z pamięcią kształtu w wysokich temperaturach, zawierający oprócz miedzi,
aluminium i niobu, znamienny tym, że zawiera dodatkowo kobalt, przy czym wagowa zawartość
kobaltu wynosi 0,5-2%, korzystnie 2%, niobu 1-3%, korzystnie 2%, aluminium 12,5-13%, korzystnie 13%, tytanu 0,2%, boru 0,05%, resztę stanowi miedź i dopuszczalne zanieczyszczenia
w ilości do 0,3%.
2
PL 190 895 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest stop miedziowo-aluminiowy z pamięcią kształtu w wysokiej temperaturze, o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i wysokim wydłużeniu oraz bardzo dużym stopniu
odzysku kształtu i dobrej odporności na termiczną degradację.
Dotychczas znanych jest w skali światowej szereg gatunków stopów na bazie miedzi odznaczających się pamięcią kształtu w podwyższonej temperaturze. Należą do nich stopy trójskładnikowe
zawierające wagowo około 12-13% aluminium oraz około 3-5% wagowo niklu (J. Van Humbeeck,
M.Chandrasekaran, R.Stalmans - Proc. Int. Conf. on Mart. Transf. (ICOMAT 1992) str. 1015). Wadą
tych stopów są: duża kruchość, trudności w przeróbce plastycznej oraz niska odporność na degradację termiczną. Celem polepszenia tych własności dodaje się tytan, bor, cyrkon (R.Elst, J. Van Humbeeck, L.Delaey - Mat. Sci. Techn. 4 (1988) str. 644). Znany jest, pod nazwą CANTiM, stop miedzi zawierający wagowo około 12% aluminium, około 5% niklu, około 2% manganu oraz około 1% tytanu
(K.Sugimoto, K.Kamei, M.Nakaniwa - Engineering Aspect of Shape Memory Alloys, T.W. Duering i in.,
ed. Buttwer-worth - Heinemann, London 1990, str. 89). Dodatki manganu i tytanu poprawiają te własności, jednak ich wprowadzenie powoduje trudności technologiczne. Znany jest także inny stop
miedzi zawierający wagowo 10-13% aluminium oraz 1-14% srebra ( J.M. Gilemany, J.Fernandez,
i in., - J. de Phys. III, 5, 1995, str. 361). Stop ten nie charakteryzuje się jednak znaczącym polepszeniem wymaganych własności, a ponadto posiada wysokie koszty produkcji z uwagi na cenę srebra. Poprawę własności plastycznych stopów miedziowo - aluminiowych uzyskano wprowadzając jako
trzeci pierwiastek niob w ilościach 0,3-7,9% wagowych (H.Morawiec, J.Lelątko i in., Materials Science
Forum, 327-327 (2000) str.291). Stopy te posiadają odzysk kształtu w temperaturze powyżej 300°C.
Temperatura ta jest jednak zbyt wysoka dla tego typu brązów, dlatego też charakteryzują się one niską odpornością na degradację termiczną.
Stop miedziowo-aluminiowy według wynalazku zawiera wagowo: 12,5-13% aluminium, korzystnie 13%, 1-3% niobu, korzystnie 2%, 0,3-2% kobaltu i korzystnie 2%, 0,2% tytanu i 0,05% boru. Resztę stanowi miedź i dopuszczalne zanieczyszczenia w ilości do 0,3%. Stop ten może być produkowany
znanymi sposobami przez topienie w piecu indukcyjnym i odlewanie statyczne z następną przeróbką
plastyczną na gorąco przez wyciskanie walcowanie, kucie, dalszą przeróbkę plastyczną na zimno
oraz obróbkę cieplną polegającą na hartowaniu z temperatury 850°C.
Dla uzyskania dobrych własności wytrzymałościowych, dobrej odkształcalności podczas przeróbki plastycznej na gorąco, dobrej odkształcalności podczas przeróbki plastycznej na zimno oraz
wysokiego stopnia odzysku kształtu w temperaturach powyżej 200°C i wysokiej odporności na degradację termiczną, stop według wynalazku zawiera 12,5-13% wagowych aluminium - korzystnie 13%,
a także 1-3% wagowych niobu - korzystnie 2%. Dla sterowania zakresem temperaturowym odzysku
kształtu oraz poprawy odporności na degradację termiczną stop także zawiera 0,3-2% wagowych
kobaltu - korzystnie 2%. Zawiera on 0,2% wagowych tytanu i 0,05% wagowych boru celem rozdrobnienia ziarna i wzrostu własności mechanicznych.
Przykład
W elektrycznym piecu indukcyjnym w próżni lub atmosferze argonu topi się stop zawierający wagowo: 13% aluminium, 2% niobu, 2% kobaltu, 0,2% tytanu i 0,05% boru, reszta miedź. Ze stopu odlewa się
sposobem statycznym wlewki płaskie o grubości 30 mm. Wlewki te po homogenizacji nagrzewa się do
temperatury 800°C i walcuje na gorąco do grubości 0,7 mm. Gotowe taśmy hartuje się z temperatury
850°C do wody. Tak otrzymane taśmy posiadają wytrzymałość na rozciąganie wyższą niż 580 MPa, przy
wydłużeniu większym niż 7%. Odzysk kształtu zachodzi w temperaturze T > 230°C, a współczynnik odzysku kształtu jest większy od 95% i nie ulega zmianie po starzeniu w temperaturze 300°C powyżej 50 godz.
Zastrzeżenie patentowe
Stop miedzi z pamięcią kształtu w wysokich temperaturach, zawierający oprócz miedzi, aluminium i niobu, znamienny tym, że zawiera dodatkowo kobalt, przy czym wagowa zawartość kobaltu
wynosi 0,5-2%, korzystnie 2%, niobu 1-3%, korzystnie 2%, aluminium 12,5-13%, korzystnie 13%,
tytanu 0,2%, boru 0,05%, resztę stanowi miedź i dopuszczalne zanieczyszczenia w ilości do 0,3%.
Departament Wydawnictw UP RP
Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.