книги из ГПНТБ / Фавстов Ю.К. Сплавы с высокими демпфирующими свойствами

Влияние переменного магнитного поля и предвари­ тельного растяжения на потери энергии колебаний нау­ чали также в сплавах Со—Ni (70,98% Со; 23,6% Ni; 0,77% Al; 2,47% Ti; 0,24% Si; ост. — примеси) и Со— Ni—Fe (60,49% Со; 34,06% Ni; 2,5% Fe; 0,35% Mn; 0,31% Al; 2,0% Ti).

Влияние приложенных статических растягивающих напряжений оказалось аналогичным влиянию магнитно­ го поля. Потери энергии колебаний в обоих случаях зна­ чительно снижались в результате уменьшения подвиж­ ности доменов, перемещение которых под влиянием цик­ лических напряжений является основной причиной рас­ сеяния энергии (т. е. внутреннего трения) в ферромаг­ нитных сплавах.

Рассмотренное снижение потерь энергии упругих ко­ лебаний в ферромагнетиках в результате статически приложенных напряжений1 было установлено Крчардом и в стали мартенситного класса типа 403. Оказа­ лось, что приложение статических напряжений сказыва­ ется на величине потерь в ферромагнетиках лишь в том интервале циклических напряжений, когда основной вклад в затухание вносит магнитномеханический гисте­ резис.

Выше определенного значения этих касательных цик­ лических напряжений, когда основным механизмом рас­ сеяния энергии становится микропластическая дефор­ мация, приложение статических напряжений не сказы­ вается на величине затухания.

Амплитудную зависимость внутреннего трения спла­ ва 63% Со+37% Ni от предшествующей пластической деформации, температуры отжига и магнитного поля изучали также в работе [181]. Максимумы на рис. ПО объясняются тем, что при определенном (пиковом) зна­ чении амплитуды деформации начинает проявляться дис­ локационный механизм затухания за счет колебания дислокационных сегментов и отрыва дислокаций от то­ чек закрепления. Это приводит к микропластической де­

Мн/м2 (0,66 кГ/мм2) до 362 Мн/м2 (36,92 кг/мм2) при температуре 21—705°С.

щению границ доменов, что и вызывает спад кривой ам­ плитудной зависимости внутреннего трения. При боль­ ших амплитудах (е = 1,2-10~3) величина внутреннего трения вновь начинает возрастать за счет микропласти­ ческой деформации, а также образования и смещения

04-Wâ

Рис. ПО. Влияние термиче­ ской обработки, пластиче­ ской деформации и магнит­ ного поля на зависимость

магнитном поле Н=2400 ам!м (ЗОэ) [18Ц

границ двойников, которые всегда наблюдаются в струк­ туре при 'напряжениях, близких к пределу текучести.

Фазовые превращения в сплавах 98% Со+2% Ni или 67% Со+33% Ni вызывают появление максимумов на кривых температурной зависимости внутреннего тре­ ния [182, 183]. В сплаве 63% Со+37% Ni этих пиков не обнаружено [183].

5. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Со — Ni — AI — Ti (НИКО)

Ценное сочетание высоких механических и демпфиру­ ющих свойств сплава НИВКО, предназначенного, по данным Кочарда, для лопаток паровых турбин, явилось основанием для подробного исследования системы Со— Ni—Al—Ті и изучения возможностей дальнейшего улуч­ шения механических, физико-химических, демпфиру­ ющих, технологических и других свойств сплавов. Такие исследования, как предполагалось, могут значительно расширить область применения этих интересных сплавов

в современном машиностроении и открыть качественно новые их стороны.

С этой целью была исследована группа сплавов, хи­ мический состав которых (по данным химического ана­ лиза) приведен в табл. 16. Плавку проводили в индукци­ онной печи с магнезитовой футеровкой в атмосфере ар­ гона. Отливки были гомогенизированы при 1000°С, 10 ч, обработаны механически до удаления окалины и по­ верхностных дефектов и прокованы в интервале темпе­ ратур 1200—1000°С на прутки диаметром 15 мм и плас­ тины толщиной 5—7 мм.

Из прутков изготавливали образцы для определения механических и демпфирующих свойств. Пластины были прокатаны в холодном состоянии на ленты толщиной 0,1; 0,2; 0,3; 1,0 мм с обжатием 30—50% и промежуточной смягчающей обработкой — закалкой в воду после нагре­ ва в соляной ванне до 950°С.

Для всех сплавов определена зависимость твердос­ ти от термической обработки. Закалку проводили с тем­ ператур 1100—850°С, а отпуск при 600—800°С (через каждые 50 град) в течение 0,5—24 ч.

При этом каждому режиму закалки соответствовали все указанные режимы отпуска (по температуре и про­ должительности выдержки). В итоге проведенных иссле­ дований был определен сплав оптимального состава и оптимальный режим термической обработки. Таким сплавом оказался сплав НИКО 63 (плавка 1), обра­ ботанный по режиму: закалка с 900—1000°С в воду, от­ пуск при 650—700°С, 2—8 ч, обеспечивающий получение твердости 350—390 НВ (38—42 HRC). Зависимость твердости сплава НИК063 от температуры и продол­ жительности отпуска после закалки с 950°С показана на рис. 111.

Максимумы на кривых, характерные особенно для верхнего интервала температур отпуска, можно объяс­ нить процессами выделения из твердого раствора интерметаллидных соединений, вызывающих дисперсионное твердение сплавов.

Минимумы на тех же кривых следует объяснить про­ цессами коагуляции и частичного растворения этих час­ тиц при температурах, близких к критическим.

Механические свойства сплава НИК063 в зависимо­ сти от продолжительности отпуска показаны в табл. 17.

Упругие свойства и твердость ленты сплава в зависимо­ сти от времени отпуска показаны в табл. 18. Упругие свойства ленты сплава НИК.063 определяли на образ­ цах размером 100X5X0,2, по методике работы [184].

Рис. 111. Зависимость твердости сплава НИКО-63 от тем­ пературы и продолжительности отпуска после закалки с 950°С. Температура отпуска, °С:

J—800; 2—750; 3—700; 4—600; 5—650

На рис. 112 показана зависимость пределов упругос­ ти, прочности, пропорциональности, относительного удли­ нения и ударной вязкости сплава НИК063 от про­ должительности отпуска при 650°С.

Величину внутреннего трения ленты исследуемого сплава находили по методике работы [184]; она соста­ вила Q—1=0,02, что почти вдвое превышает эту характе­ ристику сплава Н36ХТЮМ8 (Qy1=0,011), и больше чем с покрытием «никель — ПОС 61» (Q1-= 0,014).

Демпфирующие свойства сплава НИК063 и других сплавов определяли на установке Ю. К. Фавстова и характеризоівали величиной логарифмического декремента

колебаний. Установлено, что сплав НИК063 обладает

наибольшей демпфирующей способностью из всех иссле­ дованных сплавов.

Рис. 112. Зависимость механических свойств сплава НИКОбЗ от

продолжительности отпуска при 650°С

На рис. 113 представлена диаграмма, показывающая величины логарифмического декремента колебаний спла­ вов НИКОбЗ после закалки и отпуска ( H R C = 40—42)

нию упругих и демпфирующих свойств сплав НИКОбЗ в настоящее время не имеет аналогов.

Магнитные свойства сплава НИК063 измеряли на различных стадиях термической обработки на кольце­ вых образцах в статическом режиме баллистическим методом. Точку Кюри сплава определяли на анизометре Акулова. Результаты приведены в табл. 19.

Исследование сплавов данной системы нашло свое дальнейшее развитие в работах А. В. Супова, который изучил влияние содержания кобальта и никеля на свой­ ства сплавов в более широком диапазоне концентраций: 35—70% Со, 60—25% Ni при содержании 3,5% Ті и 1,5% А1.

На рис. 114 показана зависимость демпфирующих свойств (удельной демпфирующей способности и логари-

â-fO*

Рис. 114. Влияние содержания кобальта на демпфи­ рование при различных напряжениях (пунктирные кривые — после закалки и отпуска, сплошные — после закалки, деформации и отпуска):

фмического декремента колебаний) от содержания ко­ бальта в сплавах после закалки и отпуска (пунктирные кривые) и после закалки, деформации на 50% и отпуска (сплошные кривые) при различных уровнях напряжений.

Видно, что максимальным демпфированием облада­ ют сплавы с содержанием 58—63% Со после закалки и отпуска. ТМО (закалка, холодная пластическая дефор­ мация и отпуск) снижает эту характеристику сплавов