CN105344733A - 一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法 - Google Patents

一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105344733A
CN105344733A CN201510679862.6A CN201510679862A CN105344733A CN 105344733 A CN105344733 A CN 105344733A CN 201510679862 A CN201510679862 A CN 201510679862A CN 105344733 A CN105344733 A CN 105344733A
Authority
CN
China
Prior art keywords
jacket
blank
nickel manganese
alloy
nickel
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.)
Granted
Application number
CN201510679862.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105344733B (zh
Inventor
张学习
魏陇沙
耿林
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.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
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 Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201510679862.6A priority Critical patent/CN105344733B/zh
Publication of CN105344733A publication Critical patent/CN105344733A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105344733B publication Critical patent/CN105344733B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/22—Making metal-coated products; Making products from two or more metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/32—Lubrication of metal being extruded or of dies, or the like, e.g. physical state of lubricant, location where lubricant is applied
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/005—Alloys based on nickel or cobalt with Manganese as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/007—Alloys 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/02—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，涉及一种合金热挤压制备方法。本发明要解决镍锰镓合金经热挤压处理后表面容易开裂，对工装模具强度要求高，工装模具使用寿命较短的问题。本发明方法：一、制备镍锰镓合金圆柱坯料，并打磨切割划痕、清洗除油和烘干；二、将圆柱坯料进行成分均匀化处理；三、将圆柱坯料进行包套处理；四、将包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂及烘干；五、挤压套筒和挤压锥模涂覆润滑剂，玻璃垫放置于挤压锥模中；六、将包套坯料预热；七、将包套坯料进行热挤压；八、将合金坯料包套层金属材料溶解分离，即完成镍锰镓合金棒材的热挤压制备。本发明方法制备获得的镍锰镓合金棒材表面光滑完好，没有开裂，并且对工装模具强度要求降低，提高了模具使用寿命。

Description

一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法
技术领域
本发明涉及一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法。
背景技术
随着科技进步发展，人们对于材料的使用要求越来越高。能够感知外界变化而做出响应的智能材料受到人们越来越多的关注，其中形状记忆合金能够在温度或外力下发生形状改变，在医用驱动等领域得到了很多应用。镍锰镓合金作为一种新型形状记忆合金，不仅具有传统形状记忆合金输出应变大的特点，同时还能在磁场下具有高的响应频率，在驱动、传感器件领域具有良好的前景。
金属类器件在实际使用中往往具有一定的形状，需要采用铸造、塑性加工、连接等方法。其中塑性加工方法具有低成本、材料组织和性能优良等特点。热挤压作为一种工业广泛应用的技术，是重要的塑性加工方法之一。
然而，镍锰镓合金具有很强的本征脆性，在室温下难以加工成型，存在成型后表面容易开裂的问题，并且现有高温热挤压技术中存在对工装模具强度要求高，工装模具使用寿命较短，热挤压工艺参数范围要求严格等问题。
发明内容
本发明是要解决镍锰镓合金脆性大难以热挤压成形，经热挤压成形后表面容易产生裂纹的问题，提供一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法。
本发明所述的镍锰镓合金棒材热挤压制备方法按照以下步骤依次进行：
步骤一：使用电火花线切割机，将镍锰镓合金切割成直径为40～70mm，高度为40mm～60mm的圆柱坯料，然后用水砂纸打磨圆柱坯料，以清除圆柱坯料表面的切割划痕，并将打磨后的圆柱坯料浸入酒精溶液中，超声波清洗，最后将圆柱坯料置于烘干箱中，在120℃干燥2小时；
步骤二：将步骤一制备的圆柱坯料置于真空炉或者惰性气体保护热处理炉中，以5～10℃/分钟的加热速度升温至800～950℃并保温8～10小时，保温结束后圆柱坯料随炉冷却到室温，得到成分均匀化处理后的圆柱坯料；
步骤三：将步骤二处理得到的圆柱坯料用金属材料进行表面包套，得到包套坯料；所述包套处理使用的金属材料为低碳钢或不锈钢；所述进行表面包套处理的方法是：
加工包套层，所述包套层由包套圆筒和包套顶盖构成，所述包套圆筒含有底部，包套圆筒内径与圆柱坯料直径相同，圆周厚度为5～15mm，底部厚度为10～20mm，将包套圆筒的下端加工1：(5～15)的锥度，加工锥度区域高20～40mm，包套顶盖直径与圆柱坯料直径相同，包套顶盖厚度为10～20mm，将圆柱坯料放入包套套筒后，再盖上包套顶盖，包套顶盖与包套圆筒使用氩弧焊密封连接；
步骤四：将步骤三处理得到的包套坯料表面使用酒精进行除油处理，然后置于烘干箱中，在120℃干燥2小时以去除表面残留溶液，最后在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂，并在80～120℃烘干1～4小时；所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、固体基料粒度<5μm的玻璃润滑剂；所述的在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂的厚度为0.5～1mm；
步骤五：在挤压套筒内表面和挤压模具锥模内表面涂覆0.8～2mm厚的石墨粉作为润滑剂，然后使用玻璃润滑剂压制出玻璃垫，并将玻璃垫放置于锥模中；所述的玻璃垫下端与锥模内表面完全接触，且高出锥模上端3～5mm；所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、粒度<0.5mm的玻璃润滑剂；
步骤六：将步骤四得到的表面涂覆玻璃润滑剂的包套坯料放入电阻炉中预热；所述的预热为以5～10℃/分钟的加热速率加热至900～1100℃，然后保温时间1～3小时；
步骤七：将步骤六预热完成的包套坯料放入挤压模具中进行热挤压，得到棒状合金坯料；所述热挤压中包套坯料有锥度的一端面向玻璃垫；所述热挤压中挤压比为(4～16):1，挤压速率为4mm/s～15mm/s；
步骤八：将步骤七得到的棒状合金坯料浸泡在酸液中至棒状合金坯料表面的包套层金属材料溶解分离，即完成镍锰镓合金棒材的热挤压制备；所述的酸液为体积分数为10％～30％的硝酸或者体积分数为10％～30％的硫酸。
本发明所述的方法具备以下有益效果：
1、通过对要进行挤压的镍锰镓合金坯料表面包覆，并借助高温润滑剂，实现将镍锰镓合金从较粗的坯料通过热挤压方法获得较细的棒材的完整的技术方案，并且经本方法制备获得的镍锰镓合金棒材表面光滑完好，没有开裂；
2、本方法对于包套金属材料选择广泛，并且包套金属材料成本低，制备完成后容易去除；
3、经本发明方法热挤出后的镍锰镓合金组织是均匀的等轴晶，并且包套材料与镍锰镓合金之间不会发生界面反应，不影响原有的合金成分及性能；
4、通过使用玻璃润滑剂，在热挤压过程中，包套坯料和锥模之间形成了有一定高温粘度的润滑膜层，并且该润滑膜层具有小的摩擦系数；降低了对模具摩擦的损伤，从而对工装模具强度要求降低，同时提高模具使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述镍锰镓合金棒材热挤压制备方法装配示意图，图中1为压头，2为挤压套筒，3为柱状坯料，4为玻璃垫，5为锥模；
图2为实施例1和2制备的镍锰镓合金棒材的宏观照片；
图3为实施例2制备的镍锰镓合金棒材表面的宏观照片；
图4为实施例2制备的镍锰镓合金棒材横截面的宏观照片；
图5为实施例2制备的镍锰镓合金棒材金相组织OM图；
图6为实施例2制备的镍锰镓合金棒材的镍锰镓合金与包套材料界面SEM图；
图7为实施例2制备的表面包套的圆柱坯料剖视图，图中1为包套层金属材料，2为柱状坯料。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式所述的镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，按以下步骤实现：
步骤一：使用电火花线切割机，将镍锰镓合金切割成直径为40～70mm，高度为40mm～60mm的圆柱坯料，然后用水砂纸打磨圆柱坯料，以清除圆柱坯料表面的切割划痕，并将打磨后的圆柱坯料浸入酒精溶液中，超声波清洗,最后将圆柱坯料置于烘干箱中，在120℃干燥2小时；
步骤二：将步骤一制备的圆柱坯料置于真空炉或者惰性气体保护热处理炉中，以5～10℃/分钟的加热速度升温至800～950℃并保温8～10小时，保温结束后圆柱坯料随炉冷却到室温，得到成分均匀化处理后的圆柱坯料；
步骤三：将步骤二处理得到的圆柱坯料用金属材料进行表面包套，得到包套坯料；所述包套处理使用的金属材料为低碳钢或不锈钢；
步骤四：将步骤三处理得到的包套坯料表面使用酒精进行除油处理，然后置于烘干箱中，在120℃干燥2小时以去除表面残留溶液，最后在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂，并在80～120℃烘干1～4小时；所述的在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂的厚度为0.5～1mm；
步骤五：在挤压套筒内表面和挤压模具锥模内表面涂覆0.8～2mm厚的石墨粉作为润滑剂，然后使用玻璃润滑剂压制出玻璃垫，并将玻璃垫放置于锥模中；
步骤六：将步骤四得到的表面涂覆玻璃润滑剂的包套坯料放入电阻炉中预热；所述的预热为以5～10℃/分钟的加热速率加热至900～1100℃，然后保温时间1～3小时；
步骤七：将步骤六预热完成的包套坯料放入挤压模具中进行热挤压，得到棒状合金坯料；所述热挤压中包套坯料有锥度的一端面向玻璃垫；
步骤八：将步骤七得到的棒状合金坯料浸泡在酸液中至棒状合金坯料表面的包套层金属材料溶解分离，即完成镍锰镓合金棒材的热挤压制备。
本实施方式所述的方法具备以下有益效果：
1、通过对要进行挤压的镍锰镓合金坯料表面包覆，并借助高温润滑剂，实现将镍锰镓合金从较粗的坯料通过热挤压方法获得较细的棒材的完整的技术方案，并且经本方法制备获得的镍锰镓合金棒材表面光滑完好，没有开裂；
2、本实施方式方法对于包套金属材料选择广泛，并且包套金属材料成本低，制备完成后容易去除；
3、经本发明方法热挤出后的镍锰镓合金组织是均匀的等轴晶，并且包套材料与镍锰镓合金之间不会发生界面反应，不影响原有的合金成分及性能；
4、通过使用玻璃润滑剂，在热挤压过程中，包套坯料和锥模之间形成了有一定高温粘度的润滑膜层，并且该润滑膜层具有小的摩擦系数；降低了对模具摩擦的损伤，从而对工装模具强度要求降低，同时提高模具使用寿命。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述的使用电火花线切割机，将镍锰镓合金切割成直径为50mm，高度为50mm的圆柱坯料。其它步骤与参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一所述的镍锰镓合金为包含镍锰镓元素的合金、包含镍锰镓铜元素的合金、包含镍锰镓铁元素的合金以及包含镍锰镓钴元素的合金；其中包含镍锰镓元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％和镓15％～30％，包含镍锰镓铜元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％、镓15％～30％和铜<10％，包含镍锰镓铁元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％、镓15％～30％和铁<8％，包含镍锰镓钴元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％、镓15％～30％和钴<9％。其它步骤与参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述的将步骤一制备的圆柱坯料置于氩气保护热处理炉中，以8℃/分钟的加热速度升温至900℃并保温9小时。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三所述的包套处理使用的金属材料为Q215低碳钢。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三所述的包套处理使用的金属材料为304不锈钢。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三所述的进行包套处理的步骤是：
加工包套层，所述包套层由包套圆筒和包套顶盖构成，所述包套圆筒含有底部，包套圆筒内径与圆柱坯料直径相同，圆周厚度为5～15mm，底部厚度为10～20mm，将包套圆筒的下端加工1：(5～15)的锥度，加工锥度区域高20～40mm，包套顶盖直径与圆柱坯料直径相同，包套顶盖厚度为10～20mm，将圆柱坯料放入包套套筒后，再盖上包套顶盖，包套顶盖与包套圆筒使用氩弧焊密封连接。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：所述的包套顶盖的厚度为15mm。其它与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七不同的是：所述的包套圆筒的圆周厚度为10mm。其它与具体实施方式七相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式七不同的是：所述的将包套圆筒的下端加工1：10的锥度，加工锥度区域高度为30mm。其它与具体实施方式七相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤四所述的在100℃烘干2.5小时。其它与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：步骤四所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、固体基料粒度<5μm的玻璃润滑剂。其它与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：步骤四所述的在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂的厚度为0.75mm。其它与具体实施方式一至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤五所述的在挤压套筒内表面和挤压模具锥模内表面涂覆1mm厚的石墨粉作为润滑剂。其它与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是：步骤五所述的玻璃垫下端与锥模内表面完全接触，且高出锥模上端3～5mm。其它与具体实施方式一至十四之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十四不同的是：步骤五所述的玻璃垫下端与锥模内表面完全接触，且高出锥模上端4mm。其它与具体实施方式十四相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五之一不同的是：步骤五所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、粒度<0.5mm的玻璃润滑剂。其它与具体实施方式一至十五之一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十六之一不同的是：步骤六所述的预热为以8℃/分钟的加热速率加热至1050℃，然后保温时间2小时。其它与具体实施方式一至十六之一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一至十七之一不同的是：步骤七所述的热挤压中挤压比为(4～16):1，挤压速率为4mm/s～15mm/s。其它与具体实施方式一至十七之一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十八不同的是：步骤七所述的热挤压中挤压比为16:1，挤压速率为10mm/s。其它与具体实施方式十八相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式十八不同的是：步骤七所述的热挤压中挤压比为12:1，挤压速率为7mm/s。其它与具体实施方式十八相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式一至二十之一不同的是：步骤八所述的酸液为体积分数为10％～30％的硝酸或者体积分数为10％～30％的硫酸。其它与具体实施方式一至二十之一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式一至二十一之一不同的是：步骤八所述的酸液为体积分数为30％的硝酸。其它与具体实施方式一至二十一之一相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式一至二十二之一不同的是：步骤八所述的酸液为体积分数为20％的硝酸。其它与具体实施方式一至二十二之一相同。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式一至二十三之一不同的是：步骤一所述的镍锰镓合金为包含镍锰镓元素的合金，其中包含镍锰镓元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％和镓15％～30％。其它与具体实施方式一至二十三之一相同。
具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式一至二十四之一不同的是：步骤一所述的镍锰镓合金为包含镍锰镓铜元素的合金，其中包含镍锰镓铜元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％、镓15％～30％和铜<10％。其它与具体实施方式一至二十四之一相同。
具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式一至二十四之一不同的是：步骤一所述的镍锰镓合金为包含镍锰镓铁元素的合金，其中包含镍锰镓铁元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％、镓15％～30％和铁<8％。其它与具体实施方式一至二十四之一相同。
具体实施方式二十六：本实施方式与具体实施方式一至二十五之一不同的是：步骤一所述的镍锰镓合金为包含镍锰镓钴元素的合金，其中包含镍锰镓钴元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％、镓15％～30％和钴<9％。其它与具体实施方式一至二十五之一相同。
实施例1：本实施例所述的镍锰镓合金棒材热挤压制备方法按以下步骤实现：
步骤一：使用电火花线切割机，将镍锰镓合金切割成直径为50mm，高度为50mm的圆柱坯料，然后用水砂纸打磨圆柱坯料，以清除圆柱坯料表面的切割划痕，并将打磨后的圆柱坯料浸入酒精溶液中，超声波清洗,最后将圆柱坯料置于烘干箱中，在120℃干燥2小时；所述的镍锰镓合金为包含镍锰镓元素的合金；所述的镍锰镓合金中元素的原子个数百分数为：镍48％、锰30％、镓22％；
步骤二：将步骤一制备的圆柱坯料置于氩气保护热处理炉中，以10℃/分钟的加热速度升温至950℃并保温10小时，保温结束后圆柱坯料随炉冷却到室温，得到成分均匀化处理后的圆柱坯料；
步骤三：将步骤二处理得到的圆柱坯料用金属材料进行表面包套，得到包套坯料；所述包套处理使用的金属材料为304不锈钢；所述进行包套处理的方法是：
加工包套层，所述包套层由包套圆筒和包套顶盖构成，所述包套圆筒含有底部，包套圆筒内径与圆柱坯料直径相同，圆周厚度为10mm，底部厚度为20mm，将包套圆筒的下端加工1：10的锥度，加工锥度区域高40mm，包套顶盖直径与圆柱坯料直径相同，包套顶盖厚度为20mm，将圆柱坯料放入包套套筒后，再盖上包套顶盖，包套顶盖与包套圆筒使用氩弧焊密封连接；包套层的结构如图7所示，其中加工锥度区域h＝40mm，锥度1：10；
步骤四：将步骤三处理得到的包套坯料表面使用酒精进行除油处理，然后置于烘干箱中，在120℃干燥2小时以去除表面残留溶液，最后在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂，并在120℃烘干4小时；所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、固体基料粒度<5μm的玻璃润滑剂；所述的在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂的厚度为1mm；
步骤五：在挤压套筒内表面和挤压模具锥模内表面涂覆1mm厚的石墨粉作为润滑剂，然后使用玻璃润滑剂压制出玻璃垫，并将玻璃垫放置于锥模中；所述的玻璃垫下端与锥模内表面完全接触，且高出锥模上端5mm；所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、粒度<0.5mm的玻璃润滑剂；
步骤六：将步骤四得到的表面涂覆玻璃润滑剂的包套坯料放入电阻炉中预热；所述的预热为以10℃/分钟的加热速率加热至1050℃，然后保温时间3小时；
步骤七：将步骤六预热完成的包套坯料放入挤压模具中进行热挤压，得到棒状合金坯料；所述热挤压中包套坯料有锥度的一端面向玻璃垫；所述热挤压中挤压比为16:1，挤压速率为10mm/s；
步骤八：将步骤七得到的棒状合金坯料浸泡在酸液中至棒状合金坯料表面的包套层金属材料溶解分离，即完成镍锰镓合金棒材的热挤压制备；所述的酸液为体积分数为30％的硝酸。
本实施例所述的镍锰镓合金棒材热挤压制备方法装配示意图如图1所示；本实施例所述的方法制备的镍锰镓合金棒材的宏观照片如图2中2号试样所示，由图2可知，挤压前柱状合金坯料直径为60mm，热挤压后得到的镍锰镓合金棒材的直径为14.5mm，并且热挤压后获得的镍锰镓合金棒材表面完好，没有开裂。
实施例2：本实施例所述的镍锰镓合金棒材热挤压制备方法按以下步骤实现：
步骤一：使用电火花线切割机，将镍锰镓合金切割成直径为50mm，高度为50mm的圆柱坯料，然后用水砂纸打磨圆柱坯料，以清除圆柱坯料表面的切割划痕，并将打磨后的圆柱坯料浸入酒精溶液中，超声波清洗,最后将圆柱坯料置于烘干箱中，在120℃干燥2小时；所述的镍锰镓合金为包含镍锰镓元素的合金；所述的镍锰镓合金中元素的原子个数百分数为：镍51.5％、锰25.9％、镓22.6％；
步骤二：将步骤一制备的圆柱坯料置于氩气保护热处理炉中，以8℃/分钟的加热速度升温至900℃并保温9小时，保温结束后圆柱坯料随炉冷却到室温，得到成分均匀化处理后的圆柱坯料；
步骤三：将步骤二处理得到的圆柱坯料用金属材料进行表面包套，得到包套坯料；所述包套处理使用的金属材料为Q215低碳钢；所述进行包套处理的步骤是：
加工包套层，所述包套层由包套圆筒和包套顶盖构成，所述包套圆筒含有底部，包套圆筒内径与圆柱坯料直径相同，圆周厚度为10mm，底部厚度为15mm，将包套圆筒的下端加工1：10的锥度，加工锥度区域高30mm，包套顶盖直径与圆柱坯料直径相同，包套顶盖厚度为15mm，将圆柱坯料放入包套套筒后，再盖上包套顶盖，包套顶盖与包套圆筒使用氩弧焊密封连接；包套层的结构如图7所示，其中加工锥度区域高h＝30mm，锥度1：10；
步骤四：将步骤三处理得到的包套坯料表面使用酒精进行除油处理，然后置于烘干箱中，在120℃干燥2小时以去除表面残留溶液，最后在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂，并在100℃烘干2.5小时；所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、固体基料粒度<5μm的玻璃润滑剂；所述的在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂的厚度为0.75mm；
步骤五：在挤压套筒内表面和挤压模具锥模内表面涂覆1mm厚的石墨粉作为润滑剂，然后使用玻璃润滑剂压制出玻璃垫，并将玻璃垫放置于锥模中；所述的玻璃垫下端与锥模内表面完全接触，且高出锥模上端4mm；所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、固体基料粒度<0.5mm的玻璃润滑剂；
步骤六：将步骤四得到的表面涂覆玻璃润滑剂的包套坯料放入电阻炉中预热；所述的预热为以8℃/分钟的加热速率加热至1050℃，然后保温时间2小时；
步骤七：将步骤六预热完成的包套坯料放入挤压模具中进行热挤压，得到棒状合金坯料；所述热挤压中包套坯料有锥度的一端面向玻璃垫；所述热挤压中挤压比为12:1，挤压速率为7mm/s；
步骤八：将步骤七得到的棒状合金坯料浸泡在酸液中至棒状合金坯料表面的包套层金属材料溶解分离，即完成镍锰镓合金棒材的热挤压制备；所述的酸液为体积分数为20％的硝酸。
本实施例所述的镍锰镓合金棒材热挤压制备方法装配示意图如图1所示；本实施例所述的方法制备的镍锰镓合金棒材的宏观照片如图2中1号试样所示，由图2可知，挤压前柱状合金坯料直径为60mm，热挤压后得到的镍锰镓合金棒材的直径为17.1mm，并且热挤压后获得的镍锰镓合金棒材表面完好，没有开裂；
本实施例所述的方法制备的镍锰镓合金棒材表面的宏观照片如图3所示，从照片中可以看出镍锰镓合金棒材表面光滑、没有发现裂纹；
本实施例所述的方法制备的镍锰镓合金棒材横截面的宏观照片如图4所示，图中内部为镍锰镓合金，外部为包套层Q215低碳钢，由图4可以看出包套层厚度均匀，为2mm左右；
本实施例所述的方法制备的镍锰镓合金棒材金相组织OM图如图5所示，由图5可知，镍锰镓合金12:1挤压后组织是均匀的等轴晶，晶粒尺寸在40μm左右；
本实施例所述的方法制备的镍锰镓合金棒材中镍锰镓合金与包套材料界面SEM图如图6所示，其中，上部为包套低碳钢，下部为镍锰镓合金，从图6中可以看出经过挤压以后，包套低碳钢与镍锰镓合金之间有10μm的裂纹间隙，说明包套材料与镍锰镓合金之间不会发生界面反应。

Claims (10)

1.一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，其特征在于该方法按以下步骤实现：
步骤一：使用电火花线切割机，将镍锰镓合金切割成直径为40～70mm，高度为40mm～60mm的圆柱坯料，然后用水砂纸打磨掉圆柱坯料，并将打磨后的圆柱坯料浸入酒精溶液中，超声波清洗，最后将圆柱坯料置于烘干箱中，在120℃干燥2小时；
步骤二：将步骤一制备的圆柱坯料置于真空炉或者惰性气体保护热处理炉中，以5～10℃/分钟的加热速度升温至800～950℃并保温8～10小时，保温结束后圆柱坯料随炉冷却到室温，得到成分均匀化处理后的圆柱坯料；
步骤三：将步骤二处理得到的圆柱坯料用金属材料进行表面包套，得到包套坯料；所述包套处理使用的金属材料为低碳钢或不锈钢；
步骤四：将步骤三处理得到的包套坯料表面使用酒精进行除油处理，然后置于烘干箱中，在120℃干燥2小时，最后在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂，并在80～120℃烘干1～4小时；所述的在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂的厚度为0.5～1mm；
步骤五：在挤压套筒内表面和挤压模具锥模内表面涂覆0.8～2mm厚的石墨粉作为润滑剂，然后使用玻璃润滑剂压制出玻璃垫，并将玻璃垫放置于锥模中；
步骤六：将步骤四得到的表面涂覆玻璃润滑剂的包套坯料放入电阻炉中预热；所述的预热为以5～10℃/分钟的加热速率加热至900～1100℃，然后保温时间1～3小时；
步骤七：将步骤六预热完成的包套坯料放入挤压模具中进行热挤压，得到棒状合金坯料；所述热挤压中包套坯料有锥度的一端面向玻璃垫；
步骤八：将步骤七得到的棒状合金坯料浸泡在酸液中至棒状合金坯料表面的包套层金属材料溶解分离，即完成镍锰镓合金棒材的热挤压制备。
2.根据权利要求1所述的一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，特征在于步骤一所述的镍锰镓合金为包含镍锰镓元素的合金、包含镍锰镓铜元素的合金、包含镍锰镓铁元素的合金以及包含镍锰镓钴元素的合金；其中包含镍锰镓元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％和镓15％～30％，包含镍锰镓铜元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％、镓15％～30％和铜<10％，包含镍锰镓铁元素的合金中原子个数百分数为：镍40％～55％、锰20％～35％、镓15％～30％和铁<8％，包含镍锰镓钴元素的合金中原子个数百分含量为：镍40％～55％、锰20％～35％、镓15％～30％和钴<9％。
3.根据权利要求1所述的一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，其特征在于步骤二所述的将步骤一制备的圆柱坯料置于氩气保护气氛热处理炉中，以8℃/分钟的加热速度升温至900℃并保温9小时。
4.根据权利要求1所述的一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，其特征在于步骤三所述的进行包套处理的方法是：
加工包套层，所述包套层由包套圆筒和包套顶盖构成，所述包套圆筒含有底部，包套圆筒内径与圆柱坯料直径相同，圆周厚度为5～15mm，底部厚度为10～20mm，将包套圆筒的下端加工1：(5～15)的锥度，加工锥度区域高20～40mm，包套顶盖直径与圆柱坯料直径相同，包套顶盖厚度为10～20mm，将圆柱坯料放入包套套筒后，再盖上包套顶盖，包套顶盖与包套圆筒使用氩弧焊密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，其特征在于步骤四所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、固体基料粒度<5μm的玻璃润滑剂。
6.根据权利要求1所述的一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，其特征在于步骤五所述的玻璃垫下端与锥模内表面完全接触，且高出锥模上端3～5mm。
7.根据权利要求1所述的一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，其特征在于步骤五所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、粒度<0.5mm的玻璃润滑剂。
8.根据权利要求1所述的一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，其特征在于步骤六所述的预热为以8℃/分钟的加热速率加热至1050℃，然后保温时间2小时。
9.根据权利要求1所述的一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，其特征在于步骤七所述的热挤压中挤压比为(4～16):1，挤压速率为4mm/s～15mm/s。
10.根据权利要求1所述的一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法，其特征在于步骤八所述的酸液为体积分数为10％～30％的硝酸或者体积分数为10％～30％的硫酸。
CN201510679862.6A 2015-10-19 2015-10-19 一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法 Active CN105344733B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510679862.6A CN105344733B (zh) 2015-10-19 2015-10-19 一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510679862.6A CN105344733B (zh) 2015-10-19 2015-10-19 一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105344733A true CN105344733A (zh) 2016-02-24
CN105344733B CN105344733B (zh) 2017-07-28

Family

ID=55320874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510679862.6A Active CN105344733B (zh) 2015-10-19 2015-10-19 一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105344733B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107737812A (zh) * 2017-11-09 2018-02-27 河南科技大学 一种金属件挤压成形方法
CN110846551A (zh) * 2019-11-26 2020-02-28 贵州师范大学 一种NiMnGaCoCu记忆合金薄条带的制备方法
CN112453085A (zh) * 2020-09-18 2021-03-09 中国航发北京航空材料研究院 一种难变形高温合金铸锭连续复合挤压开坯方法
CN113798341A (zh) * 2021-08-18 2021-12-17 青海中钛青锻装备制造有限公司 热挤压用复合包套及制备硬质合金的方法
CN114295541A (zh) * 2021-12-20 2022-04-08 北京魏桥国科新能源技术研究院有限公司 热挤压润滑效果检测装置及方法
CN114309391A (zh) * 2021-12-20 2022-04-12 北京魏桥国科新能源技术研究院有限公司 一种金属基复合材料的热挤压装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA882508A (en) * 1971-10-05 Andersson Gunnar Alesage a chaud des billettes metalliques
GB1550630A (en) * 1977-09-30 1979-08-15 British Steel Corp Extrusion of metals
JPS5819428A (ja) * 1981-07-24 1983-02-04 Nippon Steel Corp 熱間押出合金材の製造方法
CN1546705A (zh) * 2003-12-04 2004-11-17 上海交通大学 微米晶镍铝-锰形状记忆合金块材制备方法
CN1824402A (zh) * 2006-03-23 2006-08-30 沈阳理工大学 一种合金管材热挤压方法和挤压模具
CN101700537A (zh) * 2009-11-20 2010-05-05 北京科技大学 一种薄壁高温合金管材模拟挤压装置
CN102974639A (zh) * 2012-12-25 2013-03-20 包进平 一种可降低挤压力的热挤压用玻璃润滑垫
CN103909110A (zh) * 2013-01-08 2014-07-09 苏州昆仑重型装备制造有限公司 防喷器油缸的制造方法及其所用的反挤压模具
CN104152730A (zh) * 2014-09-05 2014-11-19 哈尔滨工业大学 一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法
JP2015107496A (ja) * 2013-12-03 2015-06-11 住友電工焼結合金株式会社 中空押出材の製造方法、及び中空押出材

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA882508A (en) * 1971-10-05 Andersson Gunnar Alesage a chaud des billettes metalliques
GB1550630A (en) * 1977-09-30 1979-08-15 British Steel Corp Extrusion of metals
JPS5819428A (ja) * 1981-07-24 1983-02-04 Nippon Steel Corp 熱間押出合金材の製造方法
CN1546705A (zh) * 2003-12-04 2004-11-17 上海交通大学 微米晶镍铝-锰形状记忆合金块材制备方法
CN1824402A (zh) * 2006-03-23 2006-08-30 沈阳理工大学 一种合金管材热挤压方法和挤压模具
CN101700537A (zh) * 2009-11-20 2010-05-05 北京科技大学 一种薄壁高温合金管材模拟挤压装置
CN102974639A (zh) * 2012-12-25 2013-03-20 包进平 一种可降低挤压力的热挤压用玻璃润滑垫
CN103909110A (zh) * 2013-01-08 2014-07-09 苏州昆仑重型装备制造有限公司 防喷器油缸的制造方法及其所用的反挤压模具
JP2015107496A (ja) * 2013-12-03 2015-06-11 住友電工焼結合金株式会社 中空押出材の製造方法、及び中空押出材
CN104152730A (zh) * 2014-09-05 2014-11-19 哈尔滨工业大学 一种具有超塑性的镍锰镓合金的制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107737812A (zh) * 2017-11-09 2018-02-27 河南科技大学 一种金属件挤压成形方法
CN110846551A (zh) * 2019-11-26 2020-02-28 贵州师范大学 一种NiMnGaCoCu记忆合金薄条带的制备方法
CN112453085A (zh) * 2020-09-18 2021-03-09 中国航发北京航空材料研究院 一种难变形高温合金铸锭连续复合挤压开坯方法
CN112453085B (zh) * 2020-09-18 2022-08-23 中国航发北京航空材料研究院 一种难变形高温合金铸锭连续复合挤压开坯方法
CN113798341A (zh) * 2021-08-18 2021-12-17 青海中钛青锻装备制造有限公司 热挤压用复合包套及制备硬质合金的方法
CN114295541A (zh) * 2021-12-20 2022-04-08 北京魏桥国科新能源技术研究院有限公司 热挤压润滑效果检测装置及方法
CN114309391A (zh) * 2021-12-20 2022-04-12 北京魏桥国科新能源技术研究院有限公司 一种金属基复合材料的热挤压装置
CN114309391B (zh) * 2021-12-20 2023-10-03 北京魏桥国科新能源技术研究院有限公司 一种金属基复合材料的热挤压装置
CN114295541B (zh) * 2021-12-20 2023-11-17 北京魏桥国科新能源技术研究院有限公司 热挤压润滑效果检测装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105344733B (zh) 2017-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105344733A (zh) 一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法
CN111020292B (zh) 一种生物用超声刀专用tc4钛合金丝材及其生产方法
CN104493167A (zh) 一种粉末高温合金环形件的成形方法
CN104148438B (zh) 一种金属层状复合材料多头套管拉拔复合制备方法
CN109352279A (zh) 一种tc4钛合金圆-t形锻件的模锻成形方法
CN110331348A (zh) 非晶合金材料、非晶合金柔轮及其制作方法
CN108044118A (zh) 一种喷射成形7055铝合金大型构件的制造方法
CN105154737A (zh) 一种钒铬钛合金板及其制备方法
CN103567711A (zh) 一种银镁镍合金摩擦环的制备方法
CN108715982A (zh) 一种铝合金大直径高压电力三通管材的制备方法
CN103938029B (zh) 一种用于钛钼镍钛合金铸锭的中间合金镍钼30添加剂及生产方法
CN102962581A (zh) 变形锌合金与铜合金线材的冷压焊接方法
CN105154738A (zh) 钒铬钛合金板及其制备方法
Luo et al. Microstructure of aluminum/copper clad composite fabricated by casting-cold extrusion forming
CN109402424B (zh) 应用于行星轧机轧制铜及铜合金的高温合金芯棒及其制备方法
CN104001844A (zh) 采用离心铸造空心锭生产环形件和筒形件的锻造工艺
CN111001741A (zh) 一种ta15钛合金t型材挤压制备方法
CN110614287A (zh) 一种减少7xxx系铝合金棒材挤压气泡的方法
CN109097622A (zh) 一种导电率大于78%iacs铜合金板制备成形技术
CN205218316U (zh) 一种薄壁钻用薄片状钎料环
CN102994922B (zh) 一种ta7钛合金饼材的制备方法
CN104741612A (zh) 粉末高温合金棒挤压方法
CN108097739A (zh) 一种易切削tc4合金丝材的加工方法
CN103879085A (zh) 纯铝包覆SiC颗粒增强镁基复合材料、制备及其应用
CN203761612U (zh) 一种包含难熔金属芯棒的钛电极组合

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant