Ультрамелкозернистые сплавы с памятью формы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

№ 873 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ 

Технологический университет 

МИСиС 

Кафедра металловедения и физики прочности 

Ультрамелкозернистые 
сплавы с памятью формы 

Учебное п о с о б и е 

Допущено учебно-методическим объединением по 
образованию в области металлургии в качестве учебного 
пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению Физическое 
материаловедение 

Москва 
Издательство ´УЧЕБАª 
2 0 0 5 

УДК 669.15-194 
У51 

Рецензент 
д-р хим. наук, проф. М.В. Астахов 

А в т о р ы : 
С.Д. Прокошкин, И.Ю. Хмелевская, Е.П. Р ыклина, В.Ю. Турилина, С.В. Добаткин, В.Г. Прокошкина 

Ультрамелкозернистые сплавы с памятью формы: Учеб. 
У51 пособие / С.Д. Прокошкин, И.Ю. Хмелевская, Е.П. Рыклина 
и др. – М.: МИСиС, 2005. – 40 с. 

Представлена классификация эффектов памяти формы в сплавах. Рассмотрены механизмы памяти формы и термомеханические условия наведения и проявления эффекта памяти формы и сверхупругости. Описаны основные функциональные свойства сплавов с памятью формы. Рассмотрено влияние термической обработки на функциональные свойства сплавов на основе 
титан – никель с памятью формы. Показана эффективность использования 
традиционной термомеханической обработки для управления комплексом 
функциональных свойств. Представлены перспективные схемы термомеханической обработки, включающие интенсивную пластическую деформацию 
и обеспечивающие формирование субмикрокристаллической или нанокристаллической структуры. Последняя обеспечивает максимально высокий 
комплекс функциональных свойств. 

Предназначено для студентов специальностей 210602 (0730), 150701 (0708), 
150702 (0709), 150105 (1105) в соответствии с курсами: «Специальные сплавы», 
«Специальные стали и сплавы», «Материаловедение специальных сплавов», «Объемные наноматериалы». 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (технологический 
университет) (МИСиС), 2005 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение 
4 

1. Эффекты памяти формы и сверхупругости 
7 

1.1. Условия проявления и механизмы эффекта памяти формы 
7 

1.2. Классификация эффектов памяти формы 
11 

1.3. Функциональные свойства сплавов с памятью формы 
13 

2. Управление структурой и свойствами нитинола 
методами термической и термомеханической обработки 
16 

2.1. Термическая обработка 
16 

2.2. Термомеханическая обработка 
20 

3. Интенсивная пластическая деформация сплавов с 
памятью формы на основе титан – никель 
27 

4. Применение сплавов с памятью формы на основе 
никелида титана в медицинской технике 
35 

Библиографический список 
38 

3 

ВВЕДЕНИЕ 

В последнее десятилетие широкое практическое применение находят сплавы, проявляющие эффект памяти формы (ЭПФ). Сплавы с 
памятью формы (СПФ) используют в различных областях техники 
(авиакосмическая техника, бытовая техника, приборостроение, специальное машиностроение и др.). При этом особенно перспективной 
областью применения СПФ, как показывает накопленный мировой 
опыт, является медицинская техника, в которой используются СПФ 
на основе Ti–Ni (никелид титана, нитинол). 

СПФ – функциональные материалы; они дают возможность реализовывать служебные характеристики конструкций и устройств, 
недостижимые при использовании других материалов. Применение 
нитинола в медицине, в частности, обусловлено уникальным сочетанием специальных (функциональных) свойств памяти формы с высокой коррозионной стойкостью в жидкостях человеческого тела, а 
также с особенностями его сверхупругого механического поведения, 
сходного с механическим поведением костной ткани. Это обеспечивает полную биосовместимость сплава. 

В широком смысле слова свойство памяти формы можно определить как способность металла деформироваться и восстанавливать 
(полностью или частично) свою исходную форму по структурным 
механизмам, отличным от механизмов нормальной упругой деформации. Такими особыми механизмами являются термоупругое мартенситное превращение, а так же обратимые структурные превращения в термоупругом мартенсите. 

Собственно ЭПФ принято называть однократное (одностороннее) 
восстановление формы при нагреве после деформации (рис. В1). 
Восстановление формы при охлаждении после деформации присуще 
СПФ, претерпевшим обратное мартенситное превращение под напряжением или пластически деформированным в состоянии высокотемпературной фазы (аустенит) (как элемент обратимого, или двухстороннего, ЭПФ, ОЭПФ), также отнесено к ЭПФ. Восстановление 
же формы в ходе разгрузки при температуре деформации было названо псевдоупругостью (сверхупругостью) (рис. В2). 

4