[go: up one dir, main page]

DE1268851B - Use of a nickel-titanium alloy - Google Patents

Use of a nickel-titanium alloy

Info

Publication number
DE1268851B
DE1268851B DEP1268A DE1268851A DE1268851B DE 1268851 B DE1268851 B DE 1268851B DE P1268 A DEP1268 A DE P1268A DE 1268851 A DE1268851 A DE 1268851A DE 1268851 B DE1268851 B DE 1268851B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phase
nickel
temperature
alloy
temperature range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DEP1268A
Other languages
German (de)
Inventor
William J Buehler
Raymond C Wiley
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE1268851B publication Critical patent/DE1268851B/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/007Alloys based on nickel or cobalt with a light metal (alkali metal Li, Na, K, Rb, Cs; earth alkali metal Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al Ga, Ge, Ti) or B, Si, Zr, Hf, Sc, Y, lanthanides, actinides, as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

Verwendung einer Nickel-Titan-Legierung Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Nickel-Titan-Legierung von 30 bis 50"1, Ti' Rest Nickel, die sich durch ungewöhnliche mechanische und physikalische Eigenschaften auszeichnet.Use of a nickel-titanium alloy The invention relates to the use of a nickel-titanium alloy of 30 to 50 "1, Ti 'balance nickel, which is characterized by unusual mechanical and physical properties.

Die meisten intermeiallischen Verbindungen sind sehr spröde und besitzen keine Duktilität -bei Raumtemperatur. Trotz vieler anderer außergewöhnlich guter Eigenschaften, die solche Verbindungen aufweisen - beispielsweise behalten sie ihre Festigkeit bei hoher Temperatur -, macht sie die Sprödigkeit bei Raumtemperatur praktisch unbrauchbar für irgendwelche bauliche Anwendungsgebiete. Hier bringt nun die Erfindung Abhilfe.Most intermeiallic compounds are very brittle and have no ductility at room temperature. Despite many other exceptionally good properties that such compounds have - for example, they retain their strength at high temperature - their brittleness at room temperature makes them practically unusable for any structural application. The invention now provides a remedy here.

Die Erfindung besteht demgemäß in der Verwendung einer Legierung aus 30 bis 50'110 Ti, Rest Nickel, als Werkstoff für Gegenstände, die durch Warmverformung und gegebenenfalls Kaltverformung hergestellt sind und deren Gefüge innerhalb eines Temperaturbereichs von etwa 500 bis -75#C eine Ti-Ni-Phase in Verbindung mit einer Ti-Ni3-Phase, verteilt in einer Ti-Ni-Matrix, besitzt, mit paramagnetischer Eigenschaft, hoher Härte im genannten Temperaturbereich, Korrosionsbeständigkeit, hoher Kerbschlag-Z; ähigkeit, guter Dehnung, Duktilität und hoher mechanischer Dämpfung.The invention accordingly consists in the use of an alloy of 30 to 50'110 Ti, the remainder being nickel, as a material for objects which are produced by hot deformation and optionally cold deformation and whose structure has a Ti within a temperature range of about 500 to -75 ° C. Ni-phase in connection with a Ti-Ni3-phase, distributed in a Ti-Ni-matrix, possesses, with paramagnetic property, high hardness in the mentioned temperature range, corrosion resistance, high impact Z; ability, good elongation, ductility and high mechanical damping.

Weitere Vorteile und Merkmale sind in der nachstehenden Beschreibung der Erfindung erläutert: Bei der verwendeten Legierung liegen drei mögliche Phasen vor. Die chemische Umsetzung folgt der Reaktionsgleichung TiNi z-- Ti2Ni + TiNi3 Als Ausgangsstoffe der Legierung dienen beispielsweise granuliertes Nickel hohen Reinheitsgrades, wie es unter dem Handelsnamen »Mond-Nickel« auf den Markt kommt, und handelsmäßig reines Titan in Barrenform. Die Technologie der Legierung kann in drei Stufen unterteilt werden, nämlich a) Erschmelzen der Legierung, b) Bearbeitung der geschmolzenen und gegossenen Legierung, c) Wärmebehandlung des bearbeiteten Materials. a) Schmelzen der Legierung Die Legierung wird wegen ihres hohen Titangehaltes im Lichtbogenschmelzverfahren erschmolzeii, wobei entweder sich selbst verzehrende Elektroden oder Dauerelektroden und ein wassergekühlter Tiegelschmelzofen benutzt werden. Unter Umständen kann auch das Induktionssehmelzen bei Verwendung eines keramischen Tiegels (beispielsweise aus Zr02) herangezogen werden, wenn zunächst das Nickel erschmolzen und hierauf die richtige Menge Titan zugerügt wird. Nach dem Hinzufügen des Titans sollte die Legierung rasch abgegossen werden, um eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen Titan und dem Tiegelmaterial zu verhindern. Eine in einem weniger feuerbeständigen Tiegel aus Mg0 versuchsweise ausgeführte Schmelzung war zufriedenstellend, insofern, als der Oxydgehalt der Schmelze auf die zulässige Höhe von ungefähr 0,18 Gewichtsprozent angehoben wurde. b) Bearbeitung der im Lichtbogen erschmolzenen Legierungen Alle Gußlegierungen zwischen etwa 52 und 56 Gewichtsprozent Nickel und entsprechend etwa 48 bis 44 Gewichtsprozent Titan können ohne jegliche vorangegangene Wärmebehandlung warm bearbeitet werden.Further advantages and features are explained in the following description of the invention: There are three possible phases in the alloy used. The chemical conversion follows the reaction equation TiNi z-- Ti2Ni + TiNi3 The starting materials for the alloy are, for example, granulated nickel of a high degree of purity, as it comes on the market under the trade name "Moon Nickel", and commercially pure titanium in ingot form. The technology of the alloy can be divided into three stages, namely a) melting of the alloy, b) machining of the molten and cast alloy, c) heat treatment of the machined material. a) Melting the alloy Because of its high titanium content, the alloy is melted in the arc melting process, using either self-consuming electrodes or permanent electrodes and a water-cooled crucible melting furnace. Under certain circumstances, induction melting can also be used when using a ceramic crucible (for example made of ZrO2) if the nickel is first melted and then the correct amount of titanium is added. After adding the titanium, the alloy should be poured quickly to prevent undesirable interaction between the titanium and the crucible material. A trial melting in a less refractory MgO crucible was satisfactory in that the oxide content of the melt was increased to the allowable level of about 0.18 percent by weight. b) Machining of the alloys melted in the arc All cast alloys between about 52 and 56 percent by weight nickel and correspondingly about 48 to 44 percent by weight titanium can be hot worked without any prior heat treatment.

Bei einem Versuch wurde eine stöchiometrische Ni-Ti-Verbindung von 55,1 Gewichtsprozent Nickel und 44,9 Gewichtsprozent Titan zwischen etwa 650 und 1100'C warm bearbeitet, wobei der bevorzugte Warmbearbeitungsbereich zwischen 700 und 900'-,C lag. Weitere Versuche zeigten, daß die Legierungen, die über 56 Gewichtsprozent Nickel, d. h. von 56 bis 64 Gewichtsprozent Nickel, enthalten, eine vorangegangene Wärmebehandlung erfordern, damit sie warm bearbeitbar sind. Diese Wärmebehandlung bestand im Erwärmen der Legierung auf etwa 1050'C bis zur Durchwärmung und im anschließenden langsamen Abkühlen auf Raumtemperatur. In Abweichung hiervon können die Legierungen auf etwa 1050 C erwärmt und auf dieser Temperatur bis zur Durchwärmung gehalten werden und dann langsam auf 850'C abgekühlt und auf dieser Temperatur gehalten werden, bis sie innen und außen einheitlich diese Temperatur angenommen haben. Sodann werden sie langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Prinzip in der vorerwähnten Wärmebehandlung vor der Verarbeitung besteht darin, den Nickelüberfluß aus der Lösung auszufällen und mit der Verbindungsphase TiNi zur Verbindungsphase TiNi3 zu vereinigen. Dies führt zu einem dehnungslähigen Grundmetall, in welchem spröde Ti-Ni3-Komponenten eingesprengt sind, die zu harmlosen Partikelchen koalesziert wurden. Die vorbeschriebene, zweiphasige Ti-Ni- + Uberschuß Ti-N'3-Legierung konnte bei je- der Temperatur zwischen 700 und 900 C gewalzt werden.In one trial, a stoichiometric Ni-Ti compound of 55.1 weight percent nickel and 44.9 weight percent titanium was hot worked between about 650 and 1100.degree. C., with the preferred hot working range between 700 and 900.degree. Further tests showed that the alloys containing over 56 percent by weight nickel, i.e. H. from 56 to 64 percent by weight nickel, require prior heat treatment in order to be hot workable. This heat treatment consisted of heating the alloy to about 1050 ° C. until it was thoroughly heated and then slowly cooling it to room temperature. In deviation from this, the alloys can be heated to about 1050 ° C. and kept at this temperature until they are completely heated and then slowly cooled to 850 ° C. and kept at this temperature until they have uniformly assumed this temperature inside and outside. They are then slowly cooled to room temperature. The principle in the aforementioned heat treatment prior to processing is to precipitate the excess nickel from the solution and combine it with the compound phase TiNi to form the compound phase TiNi3. This leads to an extensible base metal in which brittle Ti-Ni3 components have been broken into, which have coalesced to form harmless particles. The two-phase Ti-Ni + excess Ti-N'3 alloy described above could be rolled at any temperature between 700 and 900.degree.

Es hat sich noch gezeigt, daß das Warm-Strangpressen ein wirksames Mittel zum Uberführen der stengligen Kristallorientierung in die gleichachsige Orientierung darstellt und damit zur Warmbearbeitbarkeit der höher nickelhaltigen Verbindungen (58 bis 62 Gewichtsprozent Ni) durch übliche Arbeitsverfahren, wie Walzen, Stauchen, Schmieden usw., führt. Solches Warmpressen beseitigt jeglichen Unterschied, der ansonsten beim Warmbearbeiten dieser höher nickelhaltigen Verbindungen vorhanden ist.It has also been shown that hot extrusion is an effective means of converting the stem-like crystal orientation into the equiaxed orientation and thus for hot workability of the compounds with a higher nickel content (58 to 62 percent by weight Ni) by conventional working processes such as rolling, upsetting, forging, etc. ., leads. Such hot pressing eliminates any difference that would otherwise exist in hot working these higher nickel compounds.

c) Wärmebehandlung des bearbeiteten Materials Die Härte von Legierungen, die zwischen 52 bis 56 Gewichtsprozent Nickel und im übrigen Titan enthalten und vorherrschend einphasig TiNi waren, konnte durch irgendwelche Wärmebehandlung nur wenig unabhängig von der Kühlung beeinflußt werden.c) Heat treatment of the machined material The hardness of alloys, which contain between 52 to 56 percent by weight nickel and the rest of titanium and were predominantly single-phase TiNi, could only be influenced slightly by any heat treatment, independently of the cooling.

Im Gegensatz hierzu konnten die Härteeigenschaften bei Legierungen, die zwischen 56 bis 64 Gewichtsprozent Nickel und im übrigen Titan enthalten. durch Wärmebehandlung und insbesondere durch die Ab- kühlung beeinflußt werden. Wenn derartige Legierungen auf über 900'C erwärmt und in Wasser auf Raumtemperatur abgeschreckt werden, dann nehmen sie eine hohe Härte an. So erreichte beispielsweise eine Legierung von 60 Gewichtsprozent Nickel und 40 Gewichtsprozent Titan beim Abschrecken von einer Temperatur, die zwischen 900 und 1 100-'C lag, eine Härte, die zwischen 58 und 62 Rc variierte, wie aus Tabelle I hervorgeht. Tabelle 1 Durchschnittshärte einer 60-Ni-40-Ti- (60 Gewichtsprozent Ni, 40 Gewichtsprozent Ti)- Legierung bei Wasserabkühlung von unterschiedlichen Temperaturen Abschreckungs- Härte temperatur Beinerkungen ( C) (R,.) 1110 62 Die Luft hatte beim Er- 1000 61 wärmen und Abschrek- 900 58 ken ungehindert Zutritt zu den Proben Dieselbe Legierung (60 Gewichtsprozent Nickel, 40 Gewichtsprozent Titan) erreicht bei Ofenkühlung (die Durchschnitts-Abkühlungsgeschwindigkeit betrug etwa 50 C pro Stunde) eine Endhärte von etwa 35 Rc. Diese Härte ist ungerähr gleich der Härte von Mischkristallen der Phase TiNi (52 bis 56 Gewichtsprozent Nickel), wie aus Tabelle 11 hervorgeht.In contrast, the hardness properties of alloys that contain between 56 to 64 percent by weight nickel and the rest of them titanium. be affected by heat treatment, and in particular by the exhaust cooling. When such alloys are heated to over 900 ° C and quenched in water to room temperature, they take on a high hardness. For example, reached an alloy of 60 weight percent nickel and 40 weight percent titanium when quenched from a temperature which was 900 to 1100-'C, a hardness varied between 58 and 62 Rc, as shown in Table I below. Table 1 Average hardness of a 60-Ni-40-Ti (60 percent by weight Ni, 40 percent by weight Ti) - Alloy when water is cooled from different temperatures Deterrent hardship temperature comments (C) (R ,.) 1110 62 The air was 1000 61 warming and quenching 900 58 ken unhindered access to the rehearsals The same alloy (60 percent by weight nickel, 40 percent by weight titanium) achieved a final hardness of about 35 Rc when furnace-cooled (the average cooling rate was about 50 C per hour). This hardness is roughly equal to the hardness of mixed crystals of the TiNi phase (52 to 56 percent by weight nickel), as can be seen from Table 11 .

Die Tabellenwerte zeigen deutlich, daß die nicht stöchiometrischen Ti-Ni-Legierungen. also solche, die Ni im Uberschuß enthalten, durch Abschrecken härtbar sind. Auch ist ersichtlich, daß eine Legierung von 56 Gewichtsprozent Nickel und im übrigen Titan den Ubergang zwischen den härtbaren und nicht härtbaren Legierungen bildet und daß ein großer Uberschuß der die Härte bewirkenden Bestandteile von Nickel in Form von TiNi3 (oberhalb etwa 64 Gewichtsprozent Ni) dazu dient, dieAbschreckhärte zu verringern. Infolgedessen liegt der bevorzugte BereichzurErzielungdergrößten Härtbarkeit zwischen 58 und 62 Gewichtsprozent Nickel. Tabelle II Härte bei Nickel Wasser- Bemerkung (Gewichts- abschreckung prozent) (R,.) 50 31 52 21 Die Luft hatte beim Er- 54 20 wärmen und Abschrek- 55 36 ken ungehindert Zutritt 56 44 -zu den Proben 58 60 60 62 Härte bei Ofenabkühlung 61 63 35Rc 62 62 64 59 Die Luft hatte beim Er- 66 57 wärmen und Abschrek- 68 56 ken ungehindert Zutritt 70 49 zu den Proben 72 46 Die Härte der härtbaren Nickel-Titan-Legierung (56 bis 64 Gewichtsprozent Nickel, im übrigen Titan) kann auf eine geringere Härte zurückgeführt werden. wenn dies für eine besondere Anwendung notwendig ist. Solche Verringerung muß auf dem besten Kompromiß zwischen den mechanischen Eigenschaften für die besondere Anwendung basieren. Die Verringerung der Härte von abschreckbaren Legierungen kann dadurch erreicht werden, daß A) die Abkühlgeschwindigkeit der wärmebehandelten Legierung verlangsamt wird, um eine Härte zwischen 35 Rc (Ofenabkühlung) und 62 Rc (wasserabgeschreckt) zu erreichen, und B) angelassen wird. Das Anlassen wird durch nochnialiges Erwärmen der gehärteten Legierung auf Temperaturen unterhalb des Ubergangspunktes der Phasengrenze zwischen der Ti-Ni- Tabelle III Legierungs- Warrnwalztemperatur Härte zusaminensetzung Art der Erschinelzung der Legierung TiNi Lichtbogenschmelzung mit Probe wurde nicht warm- 30 bis 31 Dauerelektrode gewalzt TiNi desgl. 600 38 TiNi desgl. 700 38 TiNi desgl. 950 32 bis 34 TiNi desgl. ION) 39 TiNi desgl. 1100 39 bis 41 Ti,Ni desgl. Probe war nicht warrnwalzbar 53 Ti,Ni desgl. 950 nicht warmwalzbar TiN'3 desgl. Probe war nicht warrnwalzbar 34 TiNi3 desgl. 1050 nicht warmwalzbar Ans vorstehenden Werten ist ersichtlich, daß die Raumtemperaturhärte mit der Walztemperatur zunimmt, was zweifellos auf die höhere Erwärmungstemperatur und das rasche Abkühlen zurückzuführen ist. Es läßt sich auch ersehen, daß, während die Ti,-Ni-Legierung ganz hart ist (53 Rc), die Ti-N'3-Komponente eine Härte aufweist (34 Rc)# die mehr der Ti-Ni-Legierung entspricht. Trotz der viel geringeren Härte von TiNi3 gleicht diese der Ti,-Ni-Komponente insofern, als sie spröde ist, und zwar sogar bei hohen übereinstimmenden Temperaturen.The table values clearly show that the non-stoichiometric Ti-Ni alloys. that is, those which contain Ni in excess can be hardened by quenching. It can also be seen that an alloy of 56 percent by weight nickel and the rest of titanium forms the transition between the hardenable and non-hardenable alloys and that a large excess of the hardness-causing components of nickel in the form of TiNi3 (above about 64 percent by weight Ni) is used for this to reduce the hardness of quenching. As a result, the preferred range for greatest hardenability is between 58 and 62 weight percent nickel. Table II Hardness at Nickel water remark (Weight deterrent percent) (R ,.) 50 31 52 21 When the air was 54 20 warming and quenching 55 36 ken unhindered access 56 44 -to the rehearsals 58 60 60 62 Hardness when cooling down in the oven 61 63 35Rc 62 62 64 59 When the air was 66 57 warming and quenching 68 56 ken unhindered access 70 49 to the samples 72 46 The hardness of the hardenable nickel-titanium alloy (56 to 64 percent by weight nickel, otherwise titanium) can be attributed to a lower hardness. if this is necessary for a particular application. Such reduction must be based on the best compromise between mechanical properties for the particular application. The reduction in hardness of quenchable alloys can be achieved by A) slowing the cooling rate of the heat treated alloy to a hardness between 35 Rc (furnace cooling) and 62 Rc (water quenching) and B) tempering. The tempering is carried out by heating the hardened alloy again to temperatures below the transition point of the phase boundary between the Ti-Ni Table III Alloy rolling temperature hardness Composition Type of alloy shaking TiNi arc melting with sample did not warm up - 30 to 31 Rolled permanent electrode TiNi also. 600 38 TiNi as well. 700 38 TiNi like 950 32 to 34 TiNi desgl. ION) 39 TiNi like 1100 39 to 41 Ti, Ni like sample could not be hot rolled 53 Ti, Ni, like 950, cannot be hot-rolled TiN'3 like sample could not be hot rolled 34 TiNi3 similar to 1050 cannot be hot-rolled It can be seen from the above values that the room temperature hardness increases with the rolling temperature, which is undoubtedly due to the higher heating temperature and the rapid cooling. It can also be seen that while the Ti, -Ni alloy is quite hard (53 Rc), the Ti-N'3 component has a hardness (34 Rc) that is closer to that of the Ti-Ni alloy. Despite the much lower hardness of TiNi3, it is similar to the Ti, -Ni component in that it is brittle, even at high coincident temperatures.

Bei Legierungen. die zwischen 50 und 70 Gewichtsprozent Nickel und im übrigen Titan enthalten. wurde beobachtet, daß diese Legierungen ihre Härteeigenschaften unabhängig von der Temperatur beibehalten. beispielsweise über einen Temperaturbereich von der Raumtemperatur bis zu 463 C und herab bis -75 C. Legierungen. die der stöchiometrischen Ti-Ni-Verbindung ohne TiN'3 und Ti,Ni nahekomi'nen (54.5 bis 55.1 Gewichtsprozent N#), haben sogar die Tendenz zu einer »Sekundärhärtung« erkennen lassen. Dies ergibt sich aus Tabelle VIII.With alloys. which contain between 50 and 70 percent by weight nickel and the remainder titanium. it has been observed that these alloys retain their hardness properties regardless of temperature. for example over a temperature range from room temperature to 463 C and down to -75 C. Alloys. those close to the stoichiometric Ti-Ni compound without TiN'3 and Ti, Ni (54.5 to 55.1 percent by weight N #) even showed a tendency towards "secondary hardening". This can be seen from Table VIII.

Die Dehnungseigenschaften wurden bei beiden Legierungen mit 54.5 und 55.1 Gewichtsprozent Nickel und im übrigen Titan gemessen. In jedem Fall wurde eine Standardprobe mit einem Durchmesser von 6.45 mm und einer Höhe von 25,4 mm verwendet. Die Proben wurden in Längsrichtung geläppt. um Querkerben zu verhindern. Um die Oxydation der Probenoberflächen auszuschließen und das Eindringen der Elemente Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff zu verringern, wurde eine Vakuum- bzw. kontrollierte Atmosphärenwärmebehandlung durchgeführt. Die Vakuumwärmebehandlung erfolgte dabei in einer evakuierten Quarzröhre. Die Zugfestigkeitsergebnisse, und der Ti-Ni- + Ti-Ni,-Phase (etwa 900"C) und langsame Abkühlung erreicht, wobei die endgültige Anlaßhärte durch die Erwärmungstemperatur, die Einwirkzeit dieser Temperatur und die Abkühlgeschwindigkeit bestimmt ist. Um Oberflächenoxydation (beim Erwärmen über 600 Q zu verhindern, werden die Anlaßbehandlungen in Helium- oder Argonatmosphäre durchgeführt. In vielen Fällen wird allerdings die Wärmebehandlung in Luft genügen.The elongation properties were measured for both alloys with 54.5 and 55.1 percent by weight nickel and the rest with titanium. In each case a standard sample with a diameter of 6.45 mm and a height of 25.4 mm was used. The samples were lapped lengthways. to prevent transverse notches. In order to exclude the oxidation of the sample surfaces and to reduce the penetration of the elements oxygen, nitrogen and hydrogen, a vacuum or controlled atmosphere heat treatment was carried out. The vacuum heat treatment was carried out in an evacuated quartz tube. The tensile strength results, and the Ti-Ni + Ti-Ni, phase (about 900 "C) and slow cooling achieved, the final tempering hardness being determined by the heating temperature, the exposure time to this temperature and the cooling rate The tempering treatments are carried out in a helium or argon atmosphere to prevent temperatures exceeding 600 Q. In many cases, however, the heat treatment in air will suffice.

Weitere Härtewerte für TiNi, Ti,Ni und TiNi3 sind in der Tabelle Ill zusammengestellt. die erhalten wurden, sind in der Tabelle IV zusammengestellt.Further hardness values for TiNi, Ti, Ni and TiNi3 are given in table Ill compiled. which were obtained are summarized in Table IV.

Aus den vorerwähnten Ergebnissen wird ersichtlich, daß die Dehnung bis 15,5",1" betragen kann, wobei der Durchschnitt bei 7 bis IO','n liegt. Für eine intermetallische Verbindung stellt diese Dehnung bei Raumtemperatur einen ungewöhnlichen und unerwartet hohen Wert dar. Es ist ferner zu erkennen, daß die 0,2-Streckgrenze beträchtlich mit der Zusammensetzung und der Wärmebehandlung variiert, während die Zugfestigkeit beim Zerreißen und der Elastizitätsmodul weitgehend konstant bleiben, und zwar unabhängig von der Zusammensetzung und der Wärmebehandlung.From the above results it can be seen that the elongation can be up to 15.5 ", 1" with an average of 7 to 10 ',' n. For an intermetallic compound, this elongation at room temperature is an unusually and unexpectedly high value. It can also be seen that the 0.2 yield strength varies considerably with composition and heat treatment, while the tensile strength at rupture and the modulus of elasticity remain largely constant regardless of the composition and the heat treatment.

Zur Bestimmung der Kerbschlagzähigkeit nach C h a r p y wurden sorgfältig bearbeitete, quadratische Proben benutzt. Die Probenflächen waren in Längsrichtung handgeläppt, um Querschrammen weitgehend auszuschalten. Die Versuche wurden in einer Standard-Riehle-Maschine durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengestellt.To determine the impact strength of C har py square samples were carefully edited, used. The sample surfaces were hand-lapped in the longitudinal direction in order to largely eliminate cross scratches. The tests were carried out in a standard Riehle machine. The results are shown in Table V.

Auch hier wurden wie bei den Dehnungsversuchen ungewöhnliche Kerbschlagzähigkeitswerte im Vergleich zu den meisten intermetallischen Verbindungen erzielt. Für beide Ti-Ni-Legierungen betrug der Mindestwert 3,18 mkg, selbst bei untermaßhaltigen Proben. Besonders herausgestellt sei das Anwachsen der Kerbschlagzähigkeit bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes.Here, too, as in the elongation tests, unusual notched impact strength values were achieved compared to most intermetallic compounds. For both Ti-Ni alloys the minimum value was 3.18 mkg, even with undersized samples. The increase in the notched impact strength at temperatures below freezing point is particularly emphasized.

Proben mit einer Legierung mit 55,1 Gewichtsprozent Ni und im übrigen Titan wurden einer Reihe der üblichen Korrosionsversuche unterworfen und dem Oxydationsangriff ausgesetzt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle VI und VII festgehalten. Tabelle IV Zugversuchsergebnisse (Probenabmessungen: 6,45 mm Durchmesser - 25,4 mm) Zugfestigkeit Streckgrenze 0.2-Streckgrenze Ein- Elastizitäts- Probenbehandlung beim Zerreißen schnürung 1 modul Bemerkungen (kg,MM2) (kg/mm2) (ll;",) (1) / o) 1 (kgmm2) Legierung mit 54,5 Gewichtsprozent Ni, im übrigen Ti (Raumtemperatur) 800"C, 1 Stunde ofen- 79 28,1 8,1 - 8.1 - 10' brach außerhalb gekühlt*) der Meßlänge 800,-'C, 1 Stunde wasser- 87 28,6 15J 16,0 8,3 - 1 W gekühlt*) Legierung mit 54,5 Gewichtsprozent Ni, im übrigen Ti (Versuchstemperatur: 85 bis 88,9 C) 800"C, 1 Stunde ofen- 77,8 32,9 3,6 - 7,9 - lW brach außerhalb gekühlt*) der Meßlänge 800' C, 1 Stunde wasser- 81,2 3K7 10,9 13,0 7,9 - 10' gekühlt*) 1 Legierung mit 55,1 Gewichtsprozent Ni, im übrigen Ti (Raumtemperatur) Warmgestaucht bei 900'C, 87,9 57,2 8,1 - 7,9 - 10' luftgekühlt 1000'C, 30 Minuten ofen- 82,0 39,5 7,2 - 6,8 - 10' Härte 26 R, gekühlt*) 1000'C, 30 Minuten ofen- 803 23,6 3,2 - 7,3 - 103 brach außerhalb gekühlt**) der Meßlänge, Härte 24 R 1000'C, 30 Minuten ofen- 98,9 25,5 9,9 - Härte 24 R, gekühlt**) 1000'C, 30 Minuten 57,8 50,1 3,5 - 72 - 10' Härte 33 R, wassergekühlt") 1000'C, 30 Minuten 59,3 43,8 4,5 - 8,3 - 10' Härte 31 Rc wassergekühlt") Wärmebehandlung wurde in Argonatmosphäre durchgeführt. Probe war während der Wärrnebehandlung in evakuierter Quarzröhre eingeschlossen. Tabelle V Kerbschlag-Biegeversuchsergebnisse von Proben aus Ni-Ti-Legierungen (Die Proben waren rißfrei und quadratischen Querschnittes) Legierungszusammensetzung NiTi Probenabmessungen Kerbschlagzähigkeit Querschnitt Versuchsbedingungen (C h a r p y) (Gewichtsprozent) (mm) (mkg) 54,5*) 7,48 - 7,48 Versuchstemperatur: 24# C 3,87 54,5*) 7,48 - 7,48 Versuchstemperatur: 51,7'C 4,42 54,5*) 7,48 - 7,48 Versuchstemperatur: 93,3'C 4,08 54,5*) 7,48 - 7,48 Versuchstemperatur: -80'C 5,54 54,5*) 7,48 - 7,48 Abkühlung auf -80'C in Wasser 3,18 von RT erwärmt und 15 Minuten in Luft von RT stabilisiert 54,5*) 7,48 - 7,48 Abkühlung auf - 80'C in Wasser 3,46 von RT erwärmt, in Luft von RT stabilisiert, anschließend auf 71,1'C erwärmt 55,1 7,51 7,51 Versuchstemperatur: 24"C 3,32 55,1 7,51 7,51 Versuchstemperatur: 93,3"C 3,87 55,1 7,51 7,51 Versuchstemperatur: -80 C 5,95 Die Proben wurden von warmgeschmiedeten Stangen entnommen. Die Proben wurden von warmgewalzten Platten entnommen. Tabelle VI Korrodierende Mittel Auswirkung_ Salzwassersprühnebel schwach weißlicher Nieder- - 20"/, Lösung, 35'C, schlag auf der Rückseite 96 Stunden der Probe, kein Angriff auf der ausgesetzten Oberfläche Seewasser - 192 Stunden keine Normale Luftatmosphäre keine Normale Behandlung keine Tabelle VII Oxydationsverhalten Gewichtszunahme infolge der Oxydation Versuchs- bei verschiedenen Temperaturen dauer (g) (Stunden) 6001 C 800' C -1 OOW C 2 0,001 0,016 GA67 4 0,001 0,017 0,079 6 0,0013 0,020 0A88 8 0,0013 0,022 0,094 10 0,0014 0,023 0,100 12 0,0015 0,025 0,105 Aus Tabelle VI läßt sich ersehen, daß in jedem Fall der Angriff vernachlässigbar war, und nur bei sehr drastischen Salzbesprühungen war ein wahrnehmbarer Film dort gebildet worden, wo die Probe gehalten wurde. Die Passivität dieser Legierungen gegenüber Korrosionsangriffen ist sicherlich eine hochwünschenswerte Eigenschaft beispielsweise für Schiffsbauwerkstoffe.Samples with an alloy with 55.1 percent by weight Ni and the rest of titanium were subjected to a series of the usual corrosion tests and exposed to the attack by oxidation. The results of these tests are recorded in Tables VI and VII. Table IV Tensile test results (Sample dimensions: 6.45mm diameter - 25.4mm) Tensile Strength Yield Strength 0.2 Yield Strength One Elasticity Sample treatment when tearing lacing 1 module Comments (kg, MM2) (kg / mm2) (ll; ",) (1) / o) 1 (kgmm2) Alloy with 54.5 percent by weight Ni, otherwise Ti (room temperature) 800 "C, 1 hour oven- 79 28.1 8.1 - 8.1 - 10 ' broke outside cooled *) of the measuring length 800, - 'C, 1 hour water- 87 28.6 15J 16.0 8.3 - 1 W chilled *) Alloy with 54.5 percent by weight Ni, otherwise Ti (test temperature: 85 to 88.9 C) 800 "C, 1 hour oven - 77.8 32.9 3.6 - 7.9 - lW broke outside cooled *) of the measuring length 800 'C, 1 hour water 81.2 3K7 10.9 13.0 7.9 - 10' chilled *) 1 Alloy with 55.1 percent by weight Ni, otherwise Ti (room temperature) Hot forged at 900'C, 87.9 57.2 8.1 - 7.9 - 10 ' air cooled 1000'C, 30 minutes oven- 82.0 39.5 7.2 - 6.8 - 10 ' hardness 26 R, chilled *) 1000'C, 30 minutes oven- 803 23.6 3.2 - 7.3 - 103 broke outside cooled **) the measuring length, Hardness 24 R 1000'C, 30 minutes oven - 98.9 25.5 9.9 - hardness 24 R, chilled **) 1000'C, 30 minutes 57.8 50.1 3.5 - 72 - 10 ' hardness 33 R, water-cooled ") 1000'C, 30 minutes 59.3 43.8 4.5 - 8.3 - 10 ' hardness 31 Rc water-cooled ") Heat treatment was carried out in an argon atmosphere. The sample was enclosed in an evacuated quartz tube during the heat treatment. Table V Impact bending test results on samples made from Ni-Ti alloys (The samples were free of cracks and had a square cross-section) Alloy composition NiTi specimen dimensions Notched impact strength Cross-section test conditions (C har py) (Weight percent) (mm) (mkg) 54.5 *) 7.48 - 7.48 Test temperature: 24 # C 3.87 54.5 *) 7.48 - 7.48 Test temperature : 51.7'C 4.42 54.5 *) 7.48 - 7.48 Test temperature : 93.3'C 4.08 54.5 *) 7.48 - 7.48 Test temperature : -80'C 5.54 54.5 *) 7.48 - 7.48 cooling to -80'C in water 3.18 warmed by rt and 15 minutes stabilized in air from RT 54.5 *) 7.48 - 7.48 cooling to -80'C in water 3.46 warmed by RT, in air by RT stabilized, then on 71.1'C heated 55.1 7.51 7.51 Test temperature: 24 "C 3.32 55.1 7.51 7.51 Test temperature: 93.3 "C 3.87 55.1 7.51 7.51 Test temperature : -80 C 5.95 The samples were taken from hot forged bars. The samples were taken from hot rolled plates. Table VI Corrosive Agents Effect_ Salt water spray slightly whitish low - 20 "/, solution, 35'C, hit on the back 96 hours of rehearsal, no attack on the exposed surface Sea water - 192 hours none Normal air atmosphere none Normal treatment none Table VII Oxidation behavior Weight gain due to oxidation Trial at different temperatures duration (G) (Hours) 6001 C 800 'C -1 OOW C 2 0.001 0.016 GA67 4 0.001 0.017 0.079 6 0.0013 0.020 0A88 8 0.0013 0.022 0.094 10 0.0014 0.023 0.100 12 0.0015 0.025 0.105 From Table VI it can be seen that in each case the attack was negligible and only with very drastic salt sprays was a noticeable film formed where the sample was held. The passivity of these alloys to corrosion attacks is certainly a highly desirable property, for example for shipbuilding materials.

Aus Tabelle VII läßt sich ersehen, daß bei 600'C die Anfangsoxydation sehr gering war und der Oxydaufbau nach den ersten beiden Stunden vernachlässigbar war. Bei 800'C schritt die Oxydation nach den ersten beiden Stunden allmählich fort, und bei 1000'C war die Anfangsoxydation sehr schnell und schritt allmählich weiter. Das Ablösen der Oxydfläche war bei 800 und 1000'C leicht bis schwer.From Table VII it can be seen that at 600 ° C. the initial oxidation was very low and the build-up of oxide after the first two hours was negligible. At 800'C the oxidation progressed gradually after the first two hours, and at 1000'C the initial oxidation was very rapid and progressed gradually. The detachment of the oxide surface was easy to difficult at 800 and 1000 ° C.

Für die Verarbeitung von Baustoffen ist die Verbindungsmöglichkeit von außerordentlich großer Bedeutung. Um Aufschluß über die Schweißbarkeit von Ni-Ti-Werkstoff zu erhalten, wurden zwei abgeschrägte, 3,2 mm dicke, warmgewalzte Platten aus TiNi unter Helium im Lichtbogen stumpf zusammengeschweißt. Es waren nur geringe Schwierigkeiten zu überwinden, um die Verbindung zu erreichen, und die Schweißschnittstelle erschien frei von Rissen und Porosität. Auf Grund dieser Feststellung ist die Schweißstelle als sehr fest und zäh anzusehen. Hinzu kommt, daß die Untersuchung der magnetischen Eigenschaften des Schweißteiles zeigt, daß dieses ebenso paramagnetisch ist wie das Grundmaterial.The ability to connect is extremely important for the processing of building materials. In order to obtain information about the weldability of Ni-Ti material, two beveled, 3.2 mm thick, hot-rolled plates made of TiNi were butt-welded together in an arc using helium. There were few difficulties to overcome to achieve the joint and the weld interface appeared free of cracks and porosity. On the basis of this finding, the weld is to be regarded as very strong and tough. In addition, the investigation of the magnetic properties of the welded part shows that it is just as paramagnetic as the base material.

Unter den verschiedenen außergewöhnlichen Eigenschaften der Ni-Ti-Legierungen ist das paramagnetische Verhalten von größter Bedeutung. Als paramagnetisches Material wird ein Werkstoff angesehen, dessen spezifische Permeabilität größer als 1 ist und praktisch unabhängig von der magnetisierenden Kraft ist. Die Nickel-Titan-Legierungen in der Zusammensetzung mit Ti,Ni, TiNi und TiN'3 sind hoch paramagnetisch trotz des hohen Anteils des in diesen Legierungen vorhandenen Nickels. Legierungen mit 54 bis 60 Gewichtsprozent Ni und im übrigen Ti wurden nach verschiedenen thermischen Behandlungen innerhalb weit wechselnder Temperaturen magnetisch ausgewertet. Die magnetischen Untersuchungen bezogen sich sowohl auf die Messungen der magnetischen Suszeptibilität als auch der Permeabilität. Bei diesen Versuchen wurde festgestellt, daß sich die Permeabilität sehr dem Wert 1 nähert, und zwar unabhängig von der Temperatur, der mechanischen Restspannung oder der vorangegangenen Wärmebehandlung. Damit jegliche Oxydbeschichtungen in den Fällen, wo die Ti-Ni-Legierungen für unmagnetische Anwendungsfälle benutzt werden sollen, unterbleiben, muß hohe Sorgfalt aufgewendet werden. Dies findet seine Ursache in der Vereinigung von etwas Ni der Legierung mit 02, so daß eine ferromagnetische Oxydschicht entsteht, und in der Vereinigung von Ti + Q, um TiO2 zu bilden, wodurch eine dünne, hochnickeihaltige Oberflächenschicht entsteht, die ferromagnetisch ist.Among the various exceptional properties of Ni-Ti alloys, paramagnetic behavior is of paramount importance. A paramagnetic material is considered to be a material whose specific permeability is greater than 1 and is practically independent of the magnetizing force. The nickel-titanium alloys in the composition with Ti, Ni, TiNi and TiN'3 are highly paramagnetic despite the high proportion of nickel present in these alloys. Alloys with 54 to 60 percent by weight Ni and the rest of Ti were evaluated magnetically after various thermal treatments at widely varying temperatures. The magnetic investigations related to the measurements of the magnetic susceptibility as well as the permeability. In these tests it was found that the permeability very much approaches the value 1 , regardless of the temperature, the residual mechanical stress or the previous heat treatment. Great care must be taken to avoid any oxide coatings in cases where the Ti-Ni alloys are to be used for non-magnetic applications. This is due to the combination of some Ni of the alloy with 02 to form a ferromagnetic oxide layer and the combination of Ti + Q to form TiO2, creating a thin, high nickel surface layer that is ferromagnetic.

Von besonderer Wichtigkeit ist bei diesen Ni-Ti-Legierungen auch noch der ungewöhnliche mechanische Dämpfungseffekt. Die stöchiometrische Legierung zeigt sowohl im unmittelbaren Lichtbogen-Gußzustand als auch nach der Wärmebearbeitung einen einmaligen und drastischen Wechsel der Schwingungsdämpfung bereits bei geringen Änderungen der Temperatur und der Zusammensetzung. Quantitative und qualitative Untersuchungen haben' ergeben, daß die Dämpfung einer Legierung mit 54,5 Gewichtsprozent Ni und im übrigen Ti bei geringem Fe-Gehalt (etwa 0,1 Gewichtsprozent) von einem hochdämpfend wirksamen Werkstoff bei Raumtemperatur (25'C) zu einem Werkstoff mit sehr geringen Dämpfungseigenschaften bei 54'C und darüber wird. Innere Reibungsversuche, die an einem Runddraht von 0,9 mm Durchmesser durchgeführt wurden, zeigten, daß der Logarithmus der Amplitude von 2,3 auf 1,1 in 35 Perioden bei Raumtemperatur (25'C) abfiel, während der Logarithmus der Amplitude des gleichen Drahtes beim Erwärmen auf 93'C nur von 2,3 auf 2,1 in 35 Perioden abfiel. Dies zeigt deutlich den Wechsel der Dämpfungseigenschaften bei bearbeitetem Draht aus einer Legierung von 54,5 Gewichtsprozent Ni, etwa 0,1 Gewichtsprozent Fe und im übrigen Ti. Im Dämpfungsverhalten sind dagegen noch auffälligere Unterschiede bei einer derartigen Legierung beobachtet worden, wenn sie sich im Lichtbogen-Gußzustand befindet. Dieser Wechsel der Dämpfungseigenschaften scheint mit dem Phasengleichgewicht des Legierungssystems verbunden zu sein. Wenn die Temperatur erhöht wird, nimmt die Ti-Ni-Phase in der Quantität auf Kosten der Verminderung der außerhalb der Phase stehenden Bestandteile (Ti2Ni und TiNi3) zu. Sobald sich dies ereignet, wird die Dämpfungsfähigkeit wesentlich verringert. Dies ist von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Ti,-Ni-Phase zusammen mit der Ti-Ni-Phase abhängig.The unusual mechanical damping effect is also of particular importance with these Ni-Ti alloys. The stoichiometric alloy shows a one-time and drastic change in vibration damping even with small changes in temperature and composition, both in the direct arc-cast state and after heat processing. Quantitative and qualitative studies have shown that the damping of an alloy with 54.5 percent by weight Ni and otherwise Ti with a low Fe content (about 0.1 percent by weight) from a highly damping material at room temperature (25'C) to a material with very low damping properties at 54'C and above. Internal friction tests, which were carried out on a round wire 0.9 mm in diameter, showed that the logarithm of the amplitude fell from 2.3 to 1.1 in 35 periods at room temperature (25'C), while the logarithm of the amplitude of the same Wire only dropped from 2.3 to 2.1 in 35 periods when heated to 93'C. This clearly shows the change in the damping properties of machined wire made of an alloy of 54.5 percent by weight Ni, about 0.1 percent by weight Fe and the rest of Ti. In the damping behavior, however, even more noticeable differences have been observed with such an alloy when they are in the arc - is in the as-cast state. This change in damping properties appears to be related to the phase equilibrium of the alloy system. As the temperature is increased, the Ti-Ni phase increases in quantity at the expense of reducing the out-of-phase components (Ti2Ni and TiNi3). As soon as this occurs, the damping capacity is significantly reduced. This depends on the presence or absence of the Ti, -Ni phase together with the Ti-Ni phase.

Die Phasengleichgewichtstheorie wird noch durch die Tatsache bestätigt, daß die Legierungen, die im Uberschuß Ni oder Ti über die stöchiometrische Zusammensetzung aufweisen, deutlich unterschiedliche DämpfÜngseigenschaften bei Raumtemperatur aufweisen. So zeigen beispielsweise die Ti-reichen Legierungen (weniger als 54,5 Gewichtsprozent Ni) bei Raumtemperatur hohe Dämpfungseigenschaften, während Ni-reiche Legierungen (mit mehr als 54,5 Gewichtsprozent Ni) bei Raumtemperatur geringe Dämpfungseigenschaften besitzen. Somit zeigt sich, daß die Ti2-Ni-Phase, gekuppelt mit TiNi, die hohe Dämpfungsfähigkeit entwickelt. Jegliche Verringerung der Ti.-Ni-Phase, beispielsweise das Erhöhen des Ni-Gehaltes, das Erhöhen der Temperatur, Verunreini- Mechanische Eigenschaften von warmstranggepreßter 60'/oiger Ni-Ti-Legierung (Es wurden Normproben von 10 mm quadratischem Querschnitt benutzt.) Wärmebehandlung Durchschnittshärte Kerbschlagzähigkeit Zugfestigkeit Dehnung Youngs Modul (C h arpy) (RI.) (rnkg) (kg/MM2) (0, g» (kgmm2) Stranggepreßt 50 8,4 126 1 9,5 1 Wasserabgeschreckt 61 5,25 112 1 11,6 10' Ofenkühlung 41 7,2 98 8 8,6 - 10' Abgeschreckt und 58 105 1 8,95 - 10' angelassen bei 640'C Die Eigenschaften der neuen Ni-Ti-Legierungen sind in Tabelle VIII zusammengestellt.The phase equilibrium theory is confirmed by the fact that the alloys which have Ni or Ti in excess over the stoichiometric composition have significantly different damping properties at room temperature. For example, the Ti-rich alloys (less than 54.5 percent by weight Ni) show high damping properties at room temperature, while Ni-rich alloys (with more than 54.5 percent by weight Ni) have poor damping properties at room temperature. It is thus shown that the Ti2-Ni phase, coupled with TiNi, develops the high damping ability. Any reduction in the Ti.-Ni phase, for example increasing the Ni content, increasing the temperature, impurities Mechanical properties of hot-extruded 60% Ni-Ti alloy (Standard specimens with a 10 mm square cross section were used.) Heat treatment Average hardness Impact strength Tensile strength Elongation Young's modulus ( Charpy) (RI.) (Rnkg) (kg / MM2) (0, g » (kgmm2) Extruded 50 8.4 126 1 9.5 1 Water quenched 61 5.25 112 1 11.6 10 ' Oven cooling 41 7.2 98 8 8.6 - 10 ' Quenched and 58 105 1 8.95 - 10 ' tempered at 640'C The properties of the new Ni-Ti alloys are summarized in Table VIII.

Zusammenfassend läßt sich sehen, daß Ni-Ti-Legierungen, die zwischen 50 und 70 Gewichtsprozent Ni und im übrigen Ti enthalten, entwickelt worden sind, welche eine ungewöhnliche Kombination von Eigenschaften aufweisen, wie große Härte über einen weiten Temperaturbereich und insbesondere bei Temperaturen, die unterhalb des Gefrierpunktes liegen. Die Legierungen besitzen ferner ungewöhnlich gute Dehnung und Kerbschlagzähigkeit bei den gleichen Temperaturen. Die Legierungen, die in einem Bereich von 50 bis 70 Gewichtsprozent Ni liegen, können in solche Legierungen unterteilt werden, die zwischen 52 und 56 Gewichtsprozent Ni und im übrigen Ti aufweisen, und in solche, die zwischen 56 und 64 Gewichtsprozent Ni und im übrigen Ti aufweisen. Die zuerst erwähnten Legierungen stellen weitgehend einphasige Ti-Ni-Verbindungen dar, wobei sie sowohl leicht warm als auch bei Raumtemperatur bearbeitbar sind und eine ungewöhnliche Dehnung bei Raumtemperatur zeigen. Die zuletzt erwähnten Legierungen zeichnen sich dadurch aus, daß sie mehrphasige Werkstoffe darstellen (insbesondere TiNi + TiNi3), die bis zu einer hohen Härte härtbar sind. Die Kombination der Härtbarkeit dieser Legierungen mit dem charakteristischen paramagnetischen Verhalten (die magnetische Permeabilität liegt unter 1,02) ist von hoher Bedeutung und führt zu ihrer Verwendung bei hochwertigen, nichtmagnetischen Werkzeugen und Baumaterialien, die unmagnetisch bleiben, dem Korsionsangriff widerstehen und der Abnutzung standhalten. Tabelle VIII Zusammenstellung der Eigenschaften von Ni-Ti-Legierungen 55,1 Gewichts- a) Physikalische Eigenschaften prozent Ni-Ti-Legierung Wichte (25'C), g/cri0 ........ 6,45 Schmelzpunkt, `C ........... 1240 bis 1310 Kristallstruktur ............. cscl gungen etwa durch Fe usw., verursachen geringe Änderungen in dem Ti-Ni/Ti2-Ni-Phasengleichgewicht und bewirken so drastische Änderungen im schwingungsdämpfenden Verhalten. Dieses ungewöhnliche Dämpfungsphänomen macht diese Legierungen geeignet zur Verwendung für Temperaturfühlvorrichtungen bzw. dort, wo es gewünscht wird, mechanische Schwingungen (Geräusche) zu dämpfen. 55.1 Gewichts- a) Physikalische Eigenschaften prozent Ni-Ti-Legierung Raumgitter, Parometer, 3,015 Elektrischer Widerstand (25 - C), Mikroohm-em ............ 80 ElektrischerWiderstand(900- C), Mikroohm-em ............ 132 Linearer Ausdehnungskoeffi- zient (24 bis 900'C), pro - C 10,4 - W' Rekristallisationstemperatur,'C 550 bis 650 Magnetische Permeabilität .... 1,002 Magnetische Suszeptibilität K 196 bis 550# C) ......... 5 bis 9 - 10' b) Mechanische 54,5 Gewichts- 55 1 Gewichts- Eigenschaften prozent prozent Ni Ni Zugfestigkeit, kg7mnr' 77,4 bis 87,3 57.6 bis 98,5 0,2-Streck- grenze, kgmnr' 28,1 bis 38,7 32,2 bis 57.2 Youngs Modul, kg mrrr' 7,88 - 103 bis 8,3 - 10' bis 8,3 - 103 Dehnung," bis 15,5 bis IU 0 Einschnürung, 0 0 ..... ... bis 16 Härte, Rockwell-A. 42 bis 52 65 bis 68 Kerbschlag- zähigkeit, mkg 24-- C (Raum- temperatur). 3.87 3,32 -80- C .... 5,54 5,95 Biegefestigkeit, kg min-' . . . . 152,0 Fortsetzung b) Mechanische 54,5 Gewichts- 55,1 Gewichts-Eigenschaften prozent prozent Ni Ni Elastizitätsmodul, kg/mnr' 7,95 103 Warmhärte*), - HV 25-C(Raumtemperatur). 230 330 260-'C ..... 215 230 463'C ..... 230 295 593' C ..... 65 95 649# C ..... 45 50 Die Proben wurden vor Versuchsausführung abgeschreckt.In summary, it can be seen that Ni-Ti alloys containing between 50 and 70 percent by weight Ni and the remainder Ti have been developed which have an unusual combination of properties, such as great hardness over a wide temperature range and in particular at temperatures which lie below freezing point. The alloys also have unusually good elongation and impact strength at the same temperatures. The alloys, which are in a range of 50 to 70 percent by weight Ni, can be divided into those alloys which contain between 52 and 56 percent by weight Ni and otherwise Ti, and those which contain between 56 and 64 percent by weight Ni and otherwise Ti exhibit. The first-mentioned alloys are largely single-phase Ti-Ni compounds, whereby they can be worked both slightly warm and at room temperature and show an unusual elongation at room temperature. The last-mentioned alloys are characterized by the fact that they are multiphase materials (in particular TiNi + TiNi3) which can be hardened to a high degree of hardness. The combination of the hardenability of these alloys with the characteristic paramagnetic behavior (the magnetic permeability is below 1.02) is of great importance and leads to their use in high-quality, non-magnetic tools and building materials that remain non-magnetic, withstand the attack of corsion and withstand wear and tear. Table VIII Compilation of properties of Ni-Ti alloys 55.1 weight a) Physical properties percent Ni-Ti alloy Specific weight (25'C), g / cri0 ........ 6.45 Melting point, `C ........... 1240 to 1310 Crystal structure ............. cscl Changes caused by Fe, etc., cause slight changes in the Ti-Ni / Ti2-Ni phase equilibrium and thus cause drastic changes in the vibration-damping behavior. This unusual damping phenomenon makes these alloys suitable for use in temperature sensing devices or where it is desired to dampen mechanical vibrations (noises). 55.1 Weight a) Physical properties percent Ni-Ti alloy Space lattice, Parometer, 3.015 Electrical resistance (25 - C), Microohm em ............ 80 Electrical resistance (900- C), Microohm em ............ 132 Linear expansion coefficient cient (24 to 900'C), pro - C 10.4 - W ' Recrystallization temperature, 'C 550 to 650 Magnetic permeability .... 1.002 Magnetic susceptibility K 196 to 550 # C) ......... 5 to 9 - 10 ' b) Mechanical 54.5 weight 55 1 weight Properties percent percent Ni Ni Tensile strenght, kg7mnr '77.4 to 87.3 57.6 to 98.5 0.2 stretch border, kgmnr '28 .1 to 38.7 32.2 to 57.2 Young's module, kg mrrr '7.88 to 103 bis 8.3-10' up to 8.3 - 103 Elongation, "to 15.5 to IU 0 Constriction, 0 0 ..... ... to 16 Hardness, Rockwell-A. 42 to 52 65 to 68 Notched bar toughness, mkg 24-- C (room temperature). 3.87 3.32 -80- C .... 5.54 5.95 Flexural strength, kg min- ' . . . . 152.0 Continuation b) Mechanical 54.5 weight 55.1 weight properties percent percent Ni Ni modulus of elasticity, kg / mnr ' 7.95 103 hot hardness *), - HV 25-C (room temperature). 230 330 260-'C ..... 215 230 463'C ..... 230 295 593 'C ..... 65 95 649 # C ..... 45 50 The samples were quenched before the test was carried out.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verwendung einer Legierung aus 30 bis 50' 2 o Titan. Rest Nickel, als Werkstoff für Gegenstände. die durch Warmverformung und gegebenenfalls Kaltverformung hergestellt sind und deren Gefüge innerhalb eines Temperaturbereichs von etwa 500 bis -75 C eine Ti-Ni-Phase in Verbindung mit einer Ti-Ni3-Phase. verteilt in einer Ti-Ni-Matrix, besitzt, mit paramagnetischer Eigenschaft, hoher Härte im genannten Temperaturbereich, Korrosionsbeständigkeit, hoher Kerbschlagzähigkeit, guter Dehnung, Duktilität und hoher mechanischer Dämpfung. Claims: 1. Use of an alloy consisting of 30 to 50 '2 o titanium. The rest of nickel, as a material for objects. which are produced by hot deformation and optionally cold deformation and whose structure has a Ti-Ni phase in conjunction with a Ti-Ni3 phase within a temperature range of about 500 to -75 C. distributed in a Ti-Ni matrix, has, with paramagnetic properties, high hardness in the specified temperature range, corrosion resistance, high notched impact strength, good elongation, ductility and high mechanical damping. 2. VerwendungeinerLegierungnachAnspruchl mit 44 bis 48' , Ti. Rest Nickel, verformt nach Anspruch 1, als Werkstoff für Gegenstände mit besonders hoher Duktilität. deren Gefüge innerhalb des Temperaturbereichs von etwa 500 bis -75 C überwiegend aus einer Ti-Ni-Phase besteht. 3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 2, die nach dem Erschmelzen einer Warmbearbeitung in einem Temperaturbereich von 650 bis 1100 C vorzugsweise von 700 bis 900 C unterworfen ist, für die Zwecke nach Anspruch 2. 4. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit mehr als 45,5 bis 50"" Ti, Rest Nickel, verformt nach Anspruch 1. als Werkstoff für Gegenstände mit besonders hoher mechanischer Dämpfung bei Raumtemperatur. deren Gerüge innerhalb des Temperaturbereichs von etwa 500 bis - 75 C im wesentlichen eine Ti-Ni-Phase besitzt. 5. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit 36 bis 44"" Ti. Rest Nickel, verformt nach Anspruch 1 und außerdem geglüht und abgeschreckt, als Werkstoff rür Gegenstände mit besonders großer Härte. deren Gerüge innerhalb des Temperaturbereichs von etwa 500 bis -75 C im wesentlichen eine Ti-Ni3-Phase, verteilt in einer Ti-Ni-Matrix, besitzt. 6. VerwendungeinerLegierungnachAnspruch5, die nach dem Erschmelzen auf etwa 1050-'C bis zur Durchwärmung vorgewärmt und hierauf einer Wärmebehandlung bei 700 bis 900' C unterzogen ist, für die Zwecke nach Anspruch 5. 7, Verwendung einer Legierung nach Anspruch 5, die nach dem Erschmelzen auf etwa 1050 C bis zur Durchwärmung erwärmt und dann langsam auf eine Temperatur von etwa 850 C abgekühlt und auf dieser Temperatur bis zur Annahme einer durchweg einheitlichen Temperatur gehalten und anschließend langsam auf Raumtemperatur abgekühlt und sodann warmbearbeitet ist, für die Zwecke nach Anspruch 5. 8. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 5, die nach der Warmbearbeitung gemäß Anspruch 6 oder 7 auf über 900- C erwärmt und anschließend vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 900 und 1100-C durch Wasserkühlung abgeschreckt oder durch Ofenkühlung bei einer Durchschnitts-Abkühlrate von etwa 50 C pro Stunde abgekühlt ist, für die Zwecke nach Anspruch 5. 9. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 5, die nach der Warmbearbeitung gemäß Anspruch 6 oder 7 und nach der Wärmebehandlung gemäß Anspruch 8 auf eine Temperatur unterhalb des Ubergangspunktes der Phasengrenze zwischen der Ti-Ni- und der Ti-Ni- + Ti-Ni3-Phase auf 900 C gebracht und anschließend langsam abgekühlt ist, für die Zwecke nach Anspruch 5. 10. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit 36 bis 44" 0 Ti, Rest Nickel, verformi nachAnspruch 1,alsWerkstoffrürparamagnetische Gegenstände, deren Gefüge innerhalb des Temperaturbereichs von etwa 500 bis -75 C im wesentlichen eine Ti-Ni-Phase besitzt. 11. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit 44,9 bis 45,5o/o Ti, Rest Nickel, verformt nach Anspruch 1, als Werkstoff für Gegenstände mit besonders hoher Kerbschlagzähigkeit, deren Gefüge innerhalb des Temperaturbereichs von etwa 500 bis -75 C im wesentlichen eine Ti-Ni-Phase besitzt. 12. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit 45()/() Ti. Rest Nickel, verformt nach Anspruch 1, als Werkstoff für Gegenstände mit besonders hoher Korrosionsfestigkeit, deren Gefüge innerhalb des Temperaturbereichs von etwa 500 bis -75#C im wesentlichen eine Ti-Ni-Phase besitzt. In Betracht gezogene Druckschriften> M. Hart sen und K. An derko, Constitution of Binary Alloys, 1958, S. 1049 bis 1053; M c Q u i 11 a n. Titanium, 1956, S. 127. 2. Use of an alloy according to Claim 1 with 44 to 48 ' , Ti. The balance is nickel, deformed according to Claim 1, as a material for objects with particularly high ductility. whose structure mainly consists of a Ti-Ni phase within the temperature range from about 500 to -75 C. 3. Use of an alloy according to claim 2, which is subjected to hot working in a temperature range from 650 to 1,100 C, preferably from 700 to 900 C after melting, for the purposes of claim 2. 4. Use of an alloy according to claim 1 with more as 45.5 to 50 "" Ti, remainder nickel, deformed according to claim 1. as a material for objects with particularly high mechanical damping at room temperature. whose rumors essentially have a Ti-Ni phase within the temperature range from about 500 to -75 C. 5. Use of an alloy according to claim 1 with 36 to 44 "" Ti. The remainder is nickel, deformed according to claim 1 and also annealed and quenched, as a material for objects with particularly great hardness. whose tears within the temperature range from about 500 to -75 C essentially have a Ti-Ni3 phase, distributed in a Ti-Ni matrix. 6. Use of an alloy according to claim 5, which is preheated after melting to about 1050-'C until it is completely heated and is then subjected to a heat treatment at 700 to 900 ° C, for the purposes of claim 5. 7, use of an alloy according to claim 5, which is subjected to Melting heated to about 1050 C until completely heated and then slowly cooled to a temperature of about 850 C and kept at this temperature until a uniform temperature is assumed and then slowly cooled to room temperature and then hot worked, for the purposes of claim 5. 8. Use of an alloy according to claim 5, which, after hot working according to claim 6 or 7, is heated to over 900 ° C and then preferably quenched at a temperature between 900 and 1100 ° C by water cooling or by furnace cooling at an average cooling rate of about 50 C is cooled per hour, for the purposes of claim 5. 9. Use of an alloy according to Claim 5 which, after hot working according to claim 6 or 7 and after heat treatment according to claim 8, is brought to a temperature below the transition point of the phase boundary between the Ti-Ni and the Ti-Ni + Ti-Ni3 phase to 900 C and is then slowly cooled, for the purposes of claim 5. 10. Use of an alloy according to claim 1 with 36 to 44 " 0 Ti, remainder nickel, deformed according to claim 1, as a material for paramagnetic objects whose structure is within the temperature range of about 500 to -75 C essentially has a Ti-Ni phase. 11. Use of an alloy according to claim 1 with 44.9 to 45.5% Ti, balance nickel, deformed according to claim 1, as a material for objects with particularly high impact strength, the structure of which is within the temperature range of about 500 to -75 C im essentially has a Ti-Ni phase. 12. Use of an alloy according to claim 1 with 45 () / () Ti. The remainder nickel, deformed according to claim 1, as a material for objects with particularly high corrosion resistance, the structure of which within the temperature range from about 500 to -75 ° C essentially a Ti-Ni phase possesses. Publications considered> M. Hart sen and K. An derko, Constitution of Binary Alloys, 1958, pp. 1049-1053; M c Q ui 11 a n. Titanium, 1956, p. 127.
DEP1268A 1961-12-01 1962-11-29 Use of a nickel-titanium alloy Withdrawn DE1268851B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1268851XA 1961-12-01 1961-12-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1268851B true DE1268851B (en) 1968-05-22

Family

ID=22427182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEP1268A Withdrawn DE1268851B (en) 1961-12-01 1962-11-29 Use of a nickel-titanium alloy

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1268851B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2644041A1 (en) * 1976-08-26 1978-03-02 Bbc Brown Boveri & Cie MEMORY ALLOY

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2644041A1 (en) * 1976-08-26 1978-03-02 Bbc Brown Boveri & Cie MEMORY ALLOY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3634635C2 (en) Nickel aluminides and nickel iron aluminides for use in oxidizing environments
DE69531532T2 (en) Iron-based alloys containing aluminum, useful for electrical resistance heating elements
DE68915095T2 (en) Nickel-based alloy and process for its manufacture.
DE69220164T2 (en) Superplastic material made of aluminum-based alloy and method of manufacture
DE1533360B1 (en) Process for the production of nearly stoechiometric nickel-titanium alloys and their use
EP0419789A1 (en) Shape memory alloy
DE3852092T2 (en) High-strength titanium material with improved ductility and process for producing this material.
DE2714712A1 (en) NICKEL ALLOY AND METHOD FOR MANUFACTURING IT
DE2500084C3 (en) Process for the production of aluminum semi-finished products
EP1017867A1 (en) Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment
DE69106372T2 (en) ALLOY WITH LOW THERMAL EXPANSION COEFFICIENT AND ITEM PRODUCED FROM IT.
DE1270825B (en) Process for the solution annealing treatment of a titanium-based alloy and the use of titanium alloys heat-treated in this way
DE3326890C2 (en)
CH621577A5 (en)
DE2033003B2 (en) PROCESS FOR THE FORMING AND HEAT TREATMENT OF A CALMED, LOW ALLOY STEEL
DE2641924C2 (en) Austenitic Ni-Cv alloy with high corrosion resistance and hot formability
DE68916235T2 (en) Zirconium-based alloy with increased resistance to corrosion by nitric acid and with good creep resistance.
DE2335113A1 (en) ALUMINUM WICKED ALLOYS
DE1268851B (en) Use of a nickel-titanium alloy
DE3530067C2 (en) Remote alloys
EP0302255B1 (en) Use of a copper alloy for continuous-casting moulds
DE1558676B2 (en) Use of a cobalt alloy
DE3630328C2 (en) Nickel-iron aluminide alloy
DE2703644A1 (en) Corrosion-resistant iron alloy contg. chromium and cobalt - with optional addition elements with resistance partic. to pitting and crevice corrosion
DE1906007C3 (en) Use of a nickel-chromium alloy

Legal Events

Date Code Title Description
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee