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DE1558715C - Alloys with a martensitic transition - Google Patents

Alloys with a martensitic transition

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Publication number
DE1558715C
DE1558715C DE1558715C DE 1558715 C DE1558715 C DE 1558715C DE 1558715 C DE1558715 C DE 1558715C
Authority
DE
Germany
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alloys
alloy
tini
elements
composition
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.)
Expired
Application number
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German (de)
Inventor
Die Anmelder Sind
Original Assignee
Wang, Frederick E, BeltsviUe, Buehler, William J , Bethesda, Md (V St A)
Publication date

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Description

und dritter Stelle stehenden Elemente in dem vorgenannten weiten Temperaturbereich praktisch beliebig wählbar ist.and third position elements are practically arbitrary in the aforementioned wide temperature range is selectable.

Vorzugsweise Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Legierung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Preferred compositions of the alloy according to the invention are set out in the subclaims marked.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtIn the following the invention is illustrated more schematically by means of hand Drawings of exemplary embodiments explained in more detail. It shows

F i g. 1 eine graphische Darstellung des Temperaturbereichs (0C), in dem der eigenartige martensitische Übergang der TiNi-Legierung auftritt als Funktion der Atomprozente (und der Gewichtsprozente) Ni,F i g. 1 is a graph of the temperature range ( 0 C) in which the peculiar martensitic transition of the TiNi alloy occurs as a function of the atomic percent (and the weight percent) Ni,

F i g. 2 eine graphische Darstellung, in der für die ternären Legierungen TiNIaCo1-S und TiCOzFe1-Z der Logarithmus der Temperatur (° Kelvin), bei der der eigenartige martensitische Übergang erfolgt, als Funktion von der Konzentration »freier« Elektronen aufgetragen wurde, und '■·;':F i g. 2 shows a graph in which, for the ternary alloys TiNIaCo 1 -S and TiCOzFe 1 -Z, the logarithm of the temperature (° Kelvin) at which the peculiar martensitic transition takes place was plotted as a function of the concentration of "free" electrons, and '■ ·;':

Fig. 3 eine graphische Darstellung, in der für die Legierungen TiNiZCo1-:,; und TiCOzFe1-Z die kritischen Temperaturen (°K), bei denen der eigenartige martensitische Übergang erfolgt, als Funktion der Konzentration der »freien« Elektronen aufgetragen sind.3 shows a graph in which, for the alloys TiNiZCo 1 -:,; and TiCOzFe 1 -Z the critical temperatures (° K) at which the peculiar martensitic transition occurs are plotted as a function of the concentration of the "free" electrons.

Der im folgenden verwendete Ausdruck »kritische Temperatur« bezieht sich auf diejenige Temperatur, bei welcher die betreffende Legierung einen martensitischen (diffusionslosen) Übergang zeigt. Die TiNi-Legierung mit nahezu stöchiometrischen Mengen Titan und Nickel und die verwandten Legierungen der vorliegenden Erfindung zeigen ungewöhnliche und offenkundige, von der Deformation und von der Temperatur abhängige Eigenschaften. TiNi-Legierungen zeigen z. B. ein mechanisches Gedächtnis bei der kritischen Temperatur der Legierung, d. h., die Legierungen können unterhalb der kritischen Temperatur deformiert werden und danach durch Erhitzen auf oder leicht über die kritische Temperatur wieder vollständig in ihre ursprüngliche Form, welche vor der Deformation vorlag, zurückkehren. Die TiNi-Legierungen mit nahezu stöchiometrischen Mengen Titan und Nickel, vermögen Wärmeenergie direkt und sehr wirksam in mechanische Energie umzuwandeln. Die nahezu stöchiometrisch zusammengesetzten TiNi-Legierungen haben bei der kritischen Temperatur eine latente: Wärme von etwa 6cal/g.The term “critical temperature” used in the following refers to the temperature at which the alloy in question exhibits a martensitic (diffusion-free) transition. The TiNi alloy with near stoichiometric amounts of titanium and nickel and the related alloys of the present invention exhibit unusual and overt deformation and temperature dependent properties. TiNi alloys show e.g. B. a mechanical memory at the critical temperature of the alloy, that is, the alloys can be deformed below the critical temperature and then by heating to or slightly above the critical temperature, return completely to their original shape, which was before the deformation. The TiNi alloys with almost stoichiometric amounts of titanium and nickel are able to convert thermal energy directly and very effectively into mechanical energy. The nearly stoichiometric composition TiNi alloys have at the critical temperature latent: heat of about 6cal / g.

Ferner wechseln die akustischen Dämpfungs- und die Elastizitätseigenschaften und die übrigen mechanischen Eigenschaften (insbesondere die Streckgrenze) drastisch innerhalb des Temperaturbereich^, in welchem die kritischen Temperaturen liegen.' Die kritischen Temperaturen, bei welchen die Urnwandlungen der Atomstruktur erfolgen, ändern sich stark mit geringen Veränderungen der Legierungszusammensetzung. Die bekannten Legierungen zeigen ein Temperaturmaximum von 439°K (166°C) für TiNi-Legierungen mit genau stöchiometrischer Zusammensetzung und fallen bis unter 2730K (0°C) für TiNi-Legierungen mit leicht angereichertem Nickelgehalt, wie F i g. 1 zeigt.Furthermore, the acoustic damping and elasticity properties and the other mechanical properties (in particular the yield point) change drastically within the temperature range ^ in which the critical temperatures are. The critical temperatures at which the changes in the atomic structure take place change greatly with small changes in the alloy composition. The known alloys show a temperature maximum of 439 ° K (166 ° C) for TiNi alloys with exactly stoichiometric composition and fall to below 273 0 K (0 ° C) for TiNi alloys having slightly enriched nickel content, such as F i g. 1 shows.

Während dieser Temperaturbereich des martensitischen Übergangs eindrucksvoll und günstigerweise bei normalen mittleren Temperaturen liegt, bewirken selbst äußerst geringe Mengen eines Nickelüberschusses in der binären Legieru'ng die Bildung einer zweiten Phase, nämlich einer TiNi3-Phase. Eine sehr .geringe Menge der zweiten Phase von TiNi3 kann ebenso wie die normalen nichtmetallischen Verunreinigungen Ti4Ni2O, Ti^Ni2N, TiC usw. toleriert werden, diese unlöslichen Verunreinigungen zeigen jedoch die Tendenz, die Wirksamkeit der TiNi-Legierung bei dem oben beschriebenen Verhalten zu verringern.While this temperature range of the martensitic transition is impressively and favorably at normal mean temperatures, even extremely small amounts of excess nickel in the binary alloy cause the formation of a second phase, namely a TiNi 3 phase. A very small amount of the second phase of TiNi 3 can be tolerated as well as the normal non-metallic impurities Ti 4 Ni 2 O, Ti ^ Ni 2 N, TiC, etc., but these insoluble impurities tend to show the effectiveness of the TiNi alloy with the behavior described above.

Die Aufgabe, Legierungen zu schaffen, welche bei jeder gewünschten Temperatur innerhalb des Bereichs etwa vom absoluten Nullpunkt (O0K) bis hinauf zu Temperaturen über 4390K (166° C) die eigenartigen Eigenschaften der TiNi-Legierung mit nahezu stöchiometrischer Zusammensetzung zeigen, wird erfindungsgemäß durch sorgfältiges und wohlüberlegtes Zulegieren von weiteren Elementen entsprechend der Tabelle gelöst, wobei die hervorstechenden Eigenschaften der TiNi-Legierung in ihrer Wirksamkeit nicht herabgesetzt werden.
Bei der Betrachtung der Tabelle ergeben sich einige
The task of creating alloys which show the peculiar properties of the TiNi alloy with a nearly stoichiometric composition at any desired temperature within the range from absolute zero (O 0 K) up to temperatures above 439 0 K (166 ° C), is solved according to the invention by careful and well-considered addition of further elements according to the table, whereby the salient properties of the TiNi alloy are not reduced in their effectiveness.
When looking at the table, a few emerge

grundlegende Strukturähnlicnkeiteri. Diese Ähnlichkeiten bestehen in erster Linie hinsichtlich des Verhältnisses der* Atomradieri, hinsichtlich der Valenzelektronen der entsprechenden metallischen Elemente, hinsichtlich der Kristallstrukturen und hinsichtlich der Elektronenkohzentrationen ihrer intermetallischen Verbindungen. In dieser Tabelle wurden die erste, die zweite und die dritte lange Periode des Periodischen Systems der Elemente. berücksichtigt.basic structural similarities. These similarities exist primarily with regard to the ratio of the * atomic radii, with regard to the valence electrons the corresponding metallic elements, with regard to the crystal structures and with regard to of the electron concentrations of their intermetallic Links. In this table the first, second and third long periods of the periodic System of elements. taken into account.

Angaben über die Elemente und die aus diesen aufgebauten intermetallischen VerbindungenInformation about the elements and the intermetallic compounds built up from them

Atom-
radius
: (A) ;
Atom-
radius
: (A);
. Elemente der erster. Elements of the first Valenz-
Elektronen
Valence-
Electrons
langen Periode des Periodensystemslong period of the periodic table KristallstrukturCrystal structure -.- - ■ ■ ' ■-.- - ■ ■ '■ Kntiscne
Übergangs-'
temperatur
(0K)
Kntiscne
Transitional '
temperature
( 0 K)
Elementelement .1,45+.1.45+ Verhältnis der
Atomradien*)
Ratio of
Atomic radii *)
44th Gebildete
Verbindung
Educated
connection
I ■I ■ Elektronen
konzentration
' e/Atom
Electrons
concentration
'e / atom
''
Ti".' Ti ". ' . ■ ■ —. ■ ■ - .. ."■ ... "■ ComplexComplex f '. "■f '. "■ 1,24 ::1.24 :: 88th «ο =9Ä«Ο = 9Ä . : '■. : '■ , <4 . ., <4. . FeFe ■._ "': -:v;■ ._ "': -: v; 1,171.17 TiFeTiFe fl.uft = 2,98 Afl.uft = 2.98 A . 6,0. 6.0 ComplexComplex 1,25+1.25+ 99 flo =9Äflo = 9Ä 3535 CoCo 1,161.16 "TiCo"TiCo ComplexComplex 6,56.5 1,25-1.25- 1010 fl0 =9 Afl 0 = 9 A 439 '439 ' NiNi 1,161.16 TiNiTiNi a,ub = 2,98 A a, ub = 2.98 A 7,07.0

Elemente der zweiten langen Periode des PeriodensystemsElements of the second long period of the periodic table

Elementelement Atom
radius
(A)
atom
radius
(A)
Verhältnis der
Atomradien*)
Ratio of
Atomic radii *)
Valenz-
Elektronen
Valence-
Electrons
Gebildete
Verbindung
Educated
connection
Kristallstruktur ,Crystal structure, Elektronen
konzentration
e/Atom
Electrons
concentration
e / atom
Kritische
Übergangs
temperatur
CK)
Critical
Transition
temperature
CK)
Zr
Ru
Rh
Pd
Zr
Ru
Rh
Pd
1,59
1,32
1,35
1,37
1.59
1.32
1.35
1.37
1,20
1,18
1,16
1.20
1.18
1.16
4
8
9
10
4th
8th
9
10
ZrRu
ZrRh
ZrPd
ZrRu
ZrRh
ZrPd
Complex
a0 = 9,6 A
aSUb = 3,2 A
Complex
σ0 = 9,6 A
aSub — 3,2 A
Complex
α0 =9,6 A
aSub = 3,2 A
Complex
a 0 = 9.6 A
a SU b = 3.2 A
Complex
σ 0 = 9.6 A
a S ub - 3.2 A
Complex
α 0 = 9.6 A
a S ub = 3.2 A
6,0
6,5
7,0
6.0
6.5
7.0
40
653
1000
40
653
1000

Elemente der dritten langen Periode des PeriodensystemsElements of the third long period of the periodic table

Elementelement Atom
radius
(A)
atom
radius
(A)
Verhältnis der
Atomradien*)
Ratio of
Atomic radii *)
Valenz-'
Elektronen
Valence-'
Electrons
Gebildete
Verbindung
Educated
connection
KristallstrukturCrystal structure Elektronen
konzentration
e/Atom
Electrons
concentration
e / atom
Kritische
Übergangs
temperatur
(0K)
Critical
Transition
temperature
( 0 K)
Hf
Os
Ir
Pt
Hf
Os
Ir
Pt
1,56
1,33
1,35
1,39
1.56
1.33
1.35
1.39
1,17
. 1,16
1,12
1.17
. 1.16
1.12
4
8
9
10
4th
8th
9
10
HfOs
HfIr
HfPt
HfOs
HfIr
HfPt
Complex
a0 =9,6 A
aSub = 3,2 A
Complex
a0 = 9,6 A
asub = 3,2 A
Complex
O0 =9,6 A
asub = 3,2 A
Complex
a 0 = 9.6 A
a S ub = 3.2 A
Complex
a 0 = 9.6 A
asub = 3.2 A
Complex
O 0 = 9.6 A
asub = 3.2 A
6,0
6,5
7,0
6.0
6.5
7.0

*) Verhältnis des Atomradius von Ti, Zr, Hf zu den Atomradien von Fe, Co, Ni bzw. Rh, Ru, Pd bzw. Os, Ir, Pt.*) Ratio of the atomic radius of Ti, Zr, Hf to the atomic radius of Fe, Co, Ni or Rh, Ru, Pd or Os, Ir, Pt.

Wenn man den natürlichen Logarithmus der Übergangstemperaturen (kritische Temperaturen) der Verbindungen der ersten langen Periode, TiNi, TiCo und TiFe und ferner auch diejenigen der intermediären ternären Legierungen, d. h. TiNIzCo1-Z und TiCOzFe1-Z als Funktion der »freien« Elektronenkonzentration aufträgt, so erhält man die in F i g. 2 gezeigte lineare und glatte Kurve. Aus dieser graphischen Darstellung, welche für die Legierungen gilt, die aus den Elementen der ersten langen Periode in den' richtigen Verhältnissen gebildet werden, folgt unmittelbar, daß fortschreitend niedriger werdende Temperaturen erreicht werden können, indem man in zunehmendem Maße Nickel durch Kobalt ersetzt (TiNi1Co1-I), wobei dieser Austausch Atom für Atom geschieht. Bei diesem Austausch von Ni durch Co wird in keiner Weise der Titangehalt der ternären Legierungen dieser Reihe geändert.If one plots the natural logarithm of the transition temperatures (critical temperatures) of the compounds of the first long period, TiNi, TiCo and TiFe and also those of the intermediate ternary alloys, ie TiNIzCo 1 -Z and TiCOzFe 1 -Z as a function of the "free" electron concentration , one obtains the in FIG. 2 linear and smooth curve shown. From this graph, which applies to the alloys formed from the elements of the first long period in the correct proportions, it follows immediately that progressively lower temperatures can be achieved by replacing nickel with cobalt (TiNi 1 Co 1 -I), this exchange happening atom by atom. This replacement of Ni by Co in no way changes the titanium content of the ternary alloys of this series.

Alle ternären Phasen TiNIzCo1-! und TiCoxFe1-Z, welche durch Ersatz von Ni durch Co und durch Ersatz von Co durch Fe gebildet werden, zeigen Krislallslrukturen, welche der zugrunde liegenden binären TiNi-Verbindung ähnlich sind. Die Kristallstruktur von TiNi wurde durch Röntgenbeugungsversuehe bei lünkrislallcn und bei Kristallpulvcr bestimmt, und das Auftreten eines martcnsitischen Obergangs (ohne eine kristallographischc Umwandlung erster Ordnung) wurde sichergestellt. Beachtet man, dall die /aiii der freien Hleklronen, welche durch Ti, Fe, Co und Ni zu ihren Legierungen beigesteuert werden, 4, 8, 9 und 10 beträgt (die Zahl der Elektronen außerhalb der geschlossenen Schalen), so ergibt sich, wenn man die kritische Temperatur als Funktion von der freien Elektronenkonzentration in diesen Legierungen (Zahl der freien Elektronen pro Atom) aufträgt, die in Fig. 3 gezeigte glatte Kurve. Diese Kurve zeigt an, daß der martensitische Übergang, welcher bei TiNi beobachtet wird, nicht auf diese Verbindung beschränkt ist, sondern ebenfalls bei den binären Verbindungen von TiCo und TiFe auftritt sowie in den oben beschriebenen erfindungsgemäßen ternären Kombinationen dieser Elemente.All ternary phases TiNIzCo 1 -! and TiCo x Fe 1 -Z, which are formed by replacing Ni with Co and replacing Co with Fe, show crystal structures which are similar to the underlying binary TiNi compound. The crystal structure of TiNi was determined by X-ray diffraction experiments on both thin crystals and powdered crystals, and the occurrence of a martensitic transition (without a first-order crystallographic transformation) was confirmed. If one observes that the / aiii of the free halves, which are contributed to their alloys by Ti, Fe, Co and Ni, are 4, 8, 9 and 10 (the number of electrons outside the closed shells), then it results if the critical temperature is plotted as a function of the free electron concentration in these alloys (number of free electrons per atom), the smooth curve shown in FIG. This curve indicates that the martensitic transition observed in TiNi is not restricted to this compound, but also occurs in the binary compounds of TiCo and TiFe and in the above-described ternary combinations of these elements according to the invention.

Im Falle der erfindungsgemäßen ternären Legierungen, welche von Titan und selektiv variiertem Nickel, Kobalt und Eisen gebildet werden, ist es möglich, jede gewünschte kritische Temperatur von nahezu Null Grad Kelvin bis hinauf zu 439°K zu erreichen. Ausgewählte ternäre Kombinationen der Elemente Ti, Ni, Co wurden im Verhältnis TiNIzCo1-S legiert und zu Testkörpern verarbeitet. Diese ternären Systeme zeigen praktisch alle dieselben offenbaren und eigenartigen Eigenschaften wie die TiNi-Legierung (kritische Temperatur 439° K), jedoch bei einer niedrigeren Temperatur, die wiederum abhängt von der Menge an Kobalt, welche an Stelle von Nickel eingeführt wurde. "In the case of the ternary alloys according to the invention, which are formed by titanium and selectively varied nickel, cobalt and iron, it is possible to achieve any desired critical temperature from almost zero degrees Kelvin up to 439 ° K. Selected ternary combinations of the elements Ti, Ni, Co were alloyed in the ratio TiNIzCo 1 -S and processed into test specimens. These ternary systems show practically all the same apparent and peculiar properties as the TiNi alloy (critical temperature 439 ° K), but at a lower temperature, which in turn depends on the amount of cobalt which has been introduced in place of nickel. "

Bei der weiteren Betrachtung der Tabelle wird deutlich, daß die intermetallischen VerbindungenLooking further at the table becomes clearly that the intermetallic compounds

ZrRu, ZrRh und ZrPd sich ähnlich verhalten sollten. Ebenso sollte dieses Strukturverhalten auch von den Verbindungen HfOs, HfIr und HfPt der dritten langen Pefipde des Periodensystems erwartet werden. Experimente haben gezeigt, daß auch die Verbindungen der beiden zuletzt genannten Reihen ebenfalls kritische Temperaturen haben, und daß sie ebenfalls das gleiche eigenartige Verhalten zeigen, welches schon bei der Reihe TiFe-TiCo-TiNi beobachtet wurde. Ferner sind ternäre Substitutionsprodukte, z. B. ZrPdaRhj-2; und HfPUIr1-S usw. möglich, welche im wesentlichen mittlere kritische Temperaturen aufweisen. Wie die Tabelle zeigt, zeigen die Verbindungen von Zr und Hf und ihre intermediären erfindungsgemäßen ternären Legierungen höhere kritische Temperaturen für die auftretende Atomstrukturumwandlung. Praktisch" hat man so erreicht, daß die kritische Temperatur über einen Bereich ausgedehnt wurde, der etwa vom absoluten Nullpunkt (O0K) bis hinaus zu nahezu 100O0K (717°C) reicht.ZrRu, ZrRh and ZrPd should behave similarly. This structural behavior should also be expected from the compounds HfOs, HfIr and HfPt of the third long line of the periodic table. Experiments have shown that the compounds of the last two series also have critical temperatures, and that they also show the same peculiar behavior that was already observed with the TiFe-TiCo-TiNi series. Furthermore, ternary substitution products, e.g. B. ZrPdaRhj-2; and HfPUIr 1 -S etc. are possible, which have essentially medium critical temperatures. As the table shows, the compounds of Zr and Hf and their intermediate ternary alloys according to the invention show higher critical temperatures for the atomic structure transformation that occurs. Practically "has reached so that the critical temperature has been extended over a range extending from about the absolute zero (0 K O) to addition to almost 100O 0 K (717 ° C).

Sowohl die Streckgrenze als auch der Elastizitätsmodul nehmen oberhalb der kritischen Temperatur erheblich zu. Um aus der erhöhten Steifigkeit oberhalb der kritischen Temperatur Nutzen ziehen zu können, ist es notwendig, die Legierungen zu verwenden, welche kritische Temperaturen aufweisen, die unterhalb des Arbeitstemperaturbereichs bei einer speziellen Anwendung liegen. Dies ist insbesondere von Bedeutung bei selbstaufrichtenden KonstruktionenBoth the yield point and the modulus of elasticity increase considerably above the critical temperature. To get out of the increased rigidity above To be able to benefit from the critical temperature, it is necessary to use the alloys which have critical temperatures that are below the working temperature range at a special application. This is particularly important in self-righting constructions

ίο sowohl für Wasserbau als auch für Luftfahrt- und Raumfahrtzwecke. Um zu erreichen, daß solche Strukturen sich an jedem Ort von selbst aufrichten, wie z. B. auch im Meerwasser, ist es notwendig, sich selbst aufrichtende Legierungen zu schaffen, welche kritische Temperaturen aufweisen, die deutlich unterhalb der unteren Meerwassertemperatur von etwa —2°C (27ΓΚ) liegen. Um dies zu erreichen, um ein wirksames mechanisches Gedächtnis zu gewährleisten usw., sind kobaltsubstituierteLegierungen (Tiίο for both hydraulic engineering and aerospace and Space purposes. In order to achieve that such structures erect themselves in every place, such as B. also in sea water, it is necessary to create self-righting alloys, which have critical temperatures that are well below the lower sea water temperature of about -2 ° C (27ΓΚ). In order to achieve a To ensure effective mechanical memory, etc., cobalt-substituted alloys (Ti

unbrauchbar.unusable.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

209 652/176209 652/176

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Legierung mit einem martensitischen Übergang bei einer gewünschtenTemperatur, gekennzeichnet durch-die Zusammensetzung1. Alloy with a martensitic transition at a desired temperature by-the composition ΛΪ xZjy-X, ΛΪ xZjy-X, wobei je' nach der gewünschten, im Bereich von 0 bis 10000K liegenden kritischen Temperatur, bei der der martensitische Übergang stattfindet X ein Element der IV. Nebengruppe, nämlich Ti, Zr oder Hf,1 und Y und Z je ein Element der VIII. Nebengruppe, nämlich Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt, symbolisiert und die Legierung zu etwa 50 Atomprozent aus einem durch X symbolisierten Element und der Rest der Legierung aus durch Y und Z symbolisierten Elementen besteht, wobei die Elemente X, Y, Z derselben Periode des Periodensystems angehören und 0 < χ < 1 ist.depending on the desired critical temperature in the range from 0 to 1000 ° K, at which the martensitic transition takes place, X is an element of subgroup IV, namely Ti, Zr or Hf, 1 and Y and Z are each an element of VIII . Subgroup, namely Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir or Pt, symbolizes and the alloy consists of about 50 atomic percent of an element symbolized by X and the remainder of the alloy consists of elements symbolized by Y and Z, where the elements X, Y, Z belong to the same period of the periodic table and 0 < χ < 1. 2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung2. Alloy according to claim 1, characterized by the composition 3. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung3. Alloy according to claim 1, characterized by the composition 3535 4. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung4. Alloy according to claim 1, characterized by the composition ZrRh2Ru1-J1 ZrRh 2 Ru 1 -J 1 5. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung5. Alloy according to claim 1, characterized by the composition 5050 5555 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Legierungen mit einem martensitischen Übergang bei einer gewünschten Temperatur.The present invention relates to alloys having a martensitic transition in a desired temperature. In der Vergangenheit sind große Anstrengungen unternommen worden, um eine Reihe von Legie-y rungen zu entwickeln, welche die gleichen eigenartigen Eigenschaften aufweisen wie die stöchiometrische TiNi-Legierung, bei der die Komponenten Titan und Nickel in nahezu äquiatomaren Mengen vorhanden sind und die im USA.-Patent 3174 851 beschrieben wurde. Diese Legierung wird häufig als »Nitinol« bezeichnet. Große Anstrengungen wurden insbesondere unternommen, um Legierungen zu entwickeln, welche diesen außergewöhnlichen martensitischen Übergang bei einer gewünschten Temperatur aufweisen. Die Versuche, eine Reihe solcher Legierungen zu schaffen, welche jede bei einer anderen Temperatur einen martensitischen Übergang zeigt, hatten bisher wenig Erfolg. Die Ursache dafür liegt darin, daß bisher ein klares Verständnis der atomaren Strukturumwandlung, welche mit den bei TiNi-Legierungen gefundenen, ungewöhnlichen mechanischen und physikalischen Eigenschaften verbunden sind, fehlte. 'In the past, great efforts have been made y conclusions to a number of Legie- to develop which have the same peculiar characteristics as the stoichiometric TiNi alloy in which the components titanium and nickel are present in almost atomistic quantities and in the USA . Patent 3,174,851. This alloy is often referred to as "Nitinol". In particular, great efforts have been made to develop alloys which exhibit this exceptional martensitic transition at a desired temperature. Attempts to create a series of such alloys, each showing a martensitic transition at a different temperature, have so far met with little success. The reason for this is that until now there has been no clear understanding of the atomic structural transformation associated with the unusual mechanical and physical properties found in TiNi alloys. ' Die Legierungen auf TiNi-Basis, insbesondere solche, welche in der Nähe der stöchiome.trischen TiNi-Zusammensetzung liegen, vermögen Leistungen ungewöhnlicher und bisher unbekannter Art zu vollbringen. Diese ungewöhnlichen Eigenschaften, wie z. B. mechanisches Gedächtnis, akustische Dämpfung, Energieumwandlung usw., haben einen völlig neuen Bereich von Anwendungsmöglichkeiten eröffnet. Zur Zeit, gehören zu diesen Anwendungsmöglichkeiten sich selbstaufrichtende Luftraum-, Weltraum- oder Wasserbauteile, Maschinenlägerungen und Maschineneinrichtungen mit geringer Lärmentwicklung, vorgespannte Verbindungselemente und Befestigungsoder Verstärkungselemente, Werkzeuge mit.gespeicherter Energie, Energieumwandler, temperaturbetätigte Vorrichtungen (Schalter, Feueralarmgeber usw.), Uhrwerke und Kühleinrichtungen sind nur wenige der möglichen Anwendungen.The alloys based on TiNi, especially those which are close to the stoichiometric TiNi composition are able to accomplish services of an unusual and previously unknown kind. These unusual properties, such as B. mechanical memory, acoustic damping, Energy conversion, etc., have opened up a whole new range of application possibilities. To the Time, these uses include self-righting airspace, space or Hydraulic components, machine bearings and machine equipment with low noise generation, prestressed Fastening elements and fastening or reinforcing elements, tools with saved Energy, energy converters, temperature actuated devices (switches, fire alarms, etc.), Clockworks and cooling devices are just a few of the possible applications. Nahezu stöchiometrische TiNi-Legierungen besitzen zwar die vorgenannten Eigenschaften, sie zeigen jedoch den Nachteil, daß sie durch einen relativ engen Bereich der kritischen Temperatur beschränkt sind. Mit der Auffindung weiterer Verbindungen mit ähnlichen Eigenschaften und ihrer ternären intermediären Legierungen stehen nun die technischen Eigenschaften, welche ursprünglich nur der TiNi-Legierung zukamen, über einen weiten Bereich der kritischen Temperatur zur Verfügung. Dies gilt insbesondere für Kombinationen vom Typ TiNi1Co1-Z und TiCOzFe1-Z. Da Kobalt und Eisen relativ billige Elemente sind und für technische Zwecke leicht zu haben sind, sind sie für diese Legierungssysteme als Zusätze besonders geeignet.Almost stoichiometric TiNi alloys have the aforementioned properties, but they have the disadvantage that they are limited by a relatively narrow range of the critical temperature. With the discovery of further compounds with similar properties and their ternary intermediate alloys, the technical properties that originally only belonged to the TiNi alloy are now available over a wide range of the critical temperature. This applies in particular to combinations of the type TiNi 1 Co 1 -Z and TiCOzFe 1 -Z. Since cobalt and iron are relatively cheap elements and are easily available for technical purposes, they are particularly suitable as additives for these alloy systems. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Legierungen zu schaffen, die bei einer vorbestimmten, innerhalb eines großen Temperaturbereiches wählbaren Temperatur einen martensitischen Übergang zeigen.The object of the present invention is to create alloys which, at a predetermined, a martensitic transition within a wide range of temperatures that can be selected show. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Legierungen der Zusammensetzung XY1Z1-Z, wobei je nach der gewünschten, im Bereich von O bis 100O0K liegenden kritischen Temperatur, bei der der martensitische Übergang stattfindet, X ein Element der IV. Nebengruppe, nämlich Ti, Zr oder Hf und Y und Z je ein Element der VIII. Nebengruppe, nämlich Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt symbolisiert und die Legierungen zu etwa 50 Atomprozent aus einem durch X symbolisierten Element und der Rest der Legierung aus durch Y und Z symbolisierten Elementen besteht, wobei die Elemente X, Y, Z derselben Periode des Periodensystems angehören und O < je < 1 ist. This object is achieved by alloys of the composition XY 1 Z 1 -Z, wherein depending on the desired, lying in the range of O to 100O 0 K critical temperature at which the martensitic transition takes place, X is an element of the IV. Subgroups, namely Ti, Zr or Hf and Y and Z each symbolizes an element of the VIII. Subgroup, namely Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir or Pt and the alloys to about 50 atomic percent of an element symbolized by X and the remainder of the alloy consists of elements symbolized by Y and Z, where the elements X, Y, Z belong to the same period of the periodic table and O <each <1. Die erfindungsgemäßen Legierungen bieten den Vorteil, daß die kritische Temperatur, bei der der martensitische Übergang stattfindet, durch einen teilweisen oder vollständigen Austausch der an zweiterThe alloys according to the invention offer the advantage that the critical temperature at which the martensitic transition takes place by a partial or complete exchange of the second

Family

ID=

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3152008C1 (en) * 1981-12-31 1983-07-07 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Elongated magnetic switch core
EP0557689A3 (en) * 1992-01-28 1994-12-14 Vacuumschmelze Gmbh

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DE3152008C1 (en) * 1981-12-31 1983-07-07 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Elongated magnetic switch core
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