CN109047370A - 一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺 - Google Patents

一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，包括以下步骤：步骤一、按照成品规格要求制得镍钛记忆合金管坯和与镍钛记忆合金管坯间隙配合的纯铝芯材；步骤二、管坯和芯材配合后经过580‑600℃退火，退火间加工率30±5％对其进行冷加工，冷加工后采用580‑600℃进行中间退火，然后再冷加工；步骤三、将镍钛合金及纯铝芯材的组合件尺寸加工至成品尺寸，加热进行矫直或定型；步骤四、将矫直或定型后的组合件加热至700‑750℃，芯材铝熔化去除；步骤五、将芯材熔化去除后的管材置于沸腾的氢氧化钠水溶液中清洗去残余的金属铝；步骤六、将氢氧化钠水溶液清洗去除后的管材经350‑400℃保温15‑240min热处理，得到室温具有超弹性或记忆性的镍钛合金异形管材。

Description

一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺
技术领域
本发明涉及管材加工技术领域，具体为一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺。
背景技术
镍钛形状记忆合金由于具有形状记忆效应以及与之相关的超弹性，其应用范围已涉及航天、航空、建筑、生物医学及日常生活等领域，特别是在生物医学领域得到了广泛的应用。镍钛形状记忆合金在各领域的广泛应用使得对镍钛形状记忆合金塑性成形问题的研究成为热点。经过多年的发展，目前对镍钛形状记忆合金丝材、棒材、板材的生产工艺已经成熟并规模化。然而对于镍钛形状记忆合金管材的加工却鲜有报道，特别是异形镍钛形状记忆合金管材的加工未见报道。
专利名称为：一种镍钛记忆合金细径厚壁管加工方法，专利号201110425619.3的专利文件中记载了镍钛记忆合金细径厚壁管的加工方法。其主要采用对镍钛合金管坯进行冷轧、拉拔、矫直的方法加工镍钛记忆合金细径厚壁管。冷轧、拉拔过程中镍钛合金管坯在不变形芯棒的支撑作用下进行变形。专利名称为：一种镍钛合金管材连续热拉拔成型方法，专利号201310370798.4的专利文件中记载了另一种镍钛合金管材的加工方法，主要采用316L不锈钢芯棒与镍钛合金管材配合成组合件，再对组合件进行连续热拉拔，管材外径达到成品尺寸后，对316L不锈钢芯棒进行塑性变形，使其直径变小进而取出。该方法得到镍钛合金管材的关键是对316L不锈钢芯棒进行塑性变形，即采用了可变形芯棒。
采用刚性的不变形芯棒和采用316L不锈钢可变形芯棒能够有效地进行截面为圆形的镍钛管材的加工。然而，当管材截面为异形时，或为变截面管材时，采用刚性的不变形芯棒和316L不锈钢芯棒将无法顺利取出或难以成型。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，包括以下步骤：
步骤一、按照成品规格要求制得镍钛记忆合金管坯和与镍钛记忆合金管坯间隙配合的纯铝芯材；
步骤二、管坯和芯材配合后经过580-600℃退火，按照道次加工率10±5％，退火间加工率30±5％对其进行冷加工，冷加工后采用580-600℃进行中间退火，然后再冷加工；
步骤三、将镍钛合金及纯铝芯材的组合件尺寸加工至成品尺寸，加热580-600℃进行矫直或定型；
步骤四、将矫直或定型后的组合件加热至700-750℃，芯材铝熔化去除；
步骤五、将芯材熔化去除后的管材置于沸腾的氢氧化钠水溶液中清洗去残余的金属铝；
步骤六、将氢氧化钠水溶液清洗去除后的管材经350-400℃保温15-240min热处理，得到室温具有超弹性或记忆性的镍钛合金异形管材。
进一步的，步骤二中所述冷加工的方式包括轧制、拉拔、旋锻、压缩等方法。在冷加工中，芯材与管坯一起进行塑性变形。
进一步的，步骤三中所述镍钛合金及纯铝芯材的组合件尺寸与成品尺寸一致。
进一步的，步骤三中所述矫直或定型的目的是为了获得所要求的外形。
进一步的，所述异形管材不仅包括横截面不为圆的管材、变直径管材，还包括与异形管材类似的形状的管材，如“灯笼型”的管壁镂空的类异形管材。
本发明利用可变形芯棒在管材加工中的可塑性，在镍钛合金管材的加工工艺中采用可变形芯棒，并在该芯棒可在镍钛合金管材的后续加工中通过加热或者化学反应的方法去除，以避免在去除芯棒过程中需要对芯棒进行变形而产生的异形管材可变形芯棒难以去除的问题。解决该问题对镍钛合金异形管材加工过程中的芯棒提出两点要求：①可变形；②通过加热或者化学反应能够去除。通过加热能够去除，要求该芯棒的熔点即要高于镍钛合金的再结晶退火温度以满足镍钛管材在加工过程中消除加工硬化，而且要求该芯棒的熔点低于镍钛合金的完全退火温度以满足在进行完全退火时芯棒能够熔化去除。镍钛合金的再结晶温度为580℃，完全退火温度为700-750℃，因此芯棒金属的熔点应大于580℃而小于700℃。满足该要求的常见金属为纯铝。通过化学反应去除，要求该芯棒能够与某种物质反应，且这种物质不与镍钛合金反应。纯铝可在氢氧化钠水溶液中反应，而氢氧化钠水溶液与镍钛合金不发生反应。综上，本发明中采用的可变形芯棒采用金属铝制得，化学反应采用氢氧化钠水溶液。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明利用可变形芯棒在管材加工中的可塑性，在镍钛合金管材的加工工艺中采用可变形芯棒，并在该芯棒可在镍钛合金管材的后续加工中通过加热或者化学反应的方法去除，以避免在去除芯棒过程中需要对芯棒进行变形而产生的异形管材可变形芯棒难以去除的问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，包括以下步骤：
步骤一、通过机加的方式获得外径10mm，内径8mm的镍钛合金管坯，以及能与此管坯间隙配合的外径7.95mm的纯铝芯棒，并将两者组合起来；
步骤二、将组合件在580℃进行退火，通过轧制、拉拔等方式冷加工至外径8.1mm，冷加工变形量35％；
步骤三、将外径为8.1mm的组合件在580℃进行退火，通过轧制、拉拔等方式冷加工截面积为49mm2的异形管材；
步骤四、对截面积为49mm2的异形管材进行580℃定型；
步骤五、将定型后的截面积为49mm2的异形管材加热至700℃，芯材铝熔化去除，获得总截面积49mm2，内孔截面积31mm2的异形镍钛合金管材；
步骤六、将芯材熔化去除后的管材置于沸腾的氢氧化钠水溶液中清洗去残余的金属铝。
步骤七、将氢氧化钠水溶液清洗去除后的管材经350℃保温15min热处理，得到室温具有超弹性的镍钛合金异形管材。超弹镍钛合金异形管材加载6％应变卸载，残余应变小于0.5％。
实施例2：
一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，包括以下步骤：
步骤一、通过机加的方式获得外径10mm，内径8mm的镍钛合金管坯，以及能与此管坯间隙配合的外径7.95mm的纯铝芯棒，并将两者组合起来；
步骤二、将组合件在600℃进行退火，通过轧制、拉拔等方式冷加工至外径8.1mm，冷加工变形量35％；
步骤三、将外径为8.1mm的组合件在600℃进行退火，通过轧制、拉拔等方式冷加工截面积为49mm2的异形管材；
步骤四、对截面积为49mm2的异形管材进行600℃定型；
步骤五、将定型后的截面积为49mm2的异形管材加热至750℃，芯材铝熔化去除，获得总截面积49mm2，内孔截面积31mm2的异形镍钛合金管材；
步骤六、将芯材熔化去除后的管材置于沸腾的氢氧化钠水溶液中清洗去残余的金属铝。
步骤七、将氢氧化钠水溶液清洗去除后的管材经400℃保温240min热处理，得到室温具有记忆性能的镍钛合金异形管材。记忆性能的镍钛合金异形管材在马氏体下变形后在35℃回复其原始形状。
实施例3：
一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，包括以下步骤：
步骤一、通过机加的方式获得外径6.0mm，内径5.2mm的镍钛合金管坯，以及能与此管坯间隙配合的外径5.1mm的纯铝芯棒，并将两者组合起来；
步骤二、将组合件在600℃进行退火，通过冷压缩的方式加工至高度4.2mm的“中鼓形”异形管材组合体；
步骤三、对步骤(2)的异形管材进行600℃定型；
步骤四、将定型后异形管材加热至750℃，芯材铝熔化去除，获得“中鼓形”异形镍钛合金管材；
步骤五、将芯材熔化去除后的管材置于沸腾的氢氧化钠水溶液中清洗去残余的金属铝。
步骤六、将氢氧化钠水溶液清洗去除后的管材经400℃保温240min热处理，得到室温具有记忆性能的镍钛合金“中鼓形”异形管材。对该“中鼓形”异形管材进行激光雕刻，使其侧壁镂空，在马氏体下变形后在37℃回复其原始形状。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、按照成品规格要求制得镍钛记忆合金管坯和与镍钛记忆合金管坯间隙配合的纯铝芯材；
步骤二、管坯和芯材配合后经过580-600℃退火，按照道次加工率10±5％，退火间加工率30±5％对其进行冷加工，冷加工后采用580-600℃进行中间退火，然后再冷加工；
步骤三、将镍钛合金及纯铝芯材的组合件尺寸加工至成品尺寸，加热580-600℃进行矫直或定型；
步骤四、将矫直或定型后的组合件加热至700-750℃，芯材铝熔化去除；
步骤五、将芯材熔化去除后的管材置于沸腾的氢氧化钠水溶液中清洗去残余的金属铝；
步骤六、将氢氧化钠水溶液清洗去除后的管材经350-400℃保温15-240min热处理，得到室温具有超弹性或记忆性的镍钛合金异形管材。
2.根据权利要求1所述的一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，其特征在于：步骤二中所述冷加工的方式包括轧制、拉拔、旋锻、压缩等方法。在冷加工中，芯材与管坯一起进行塑性变形。
3.根据权利要求1所述的一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，其特征在于：步骤三中所述镍钛合金及纯铝芯材的组合件尺寸与成品尺寸一致。
4.根据权利要求1所述的一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，其特征在于：步骤三中所述矫直或定型的目的是为了获得所要求的外形。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种镍钛形状记忆合金异形管材加工工艺，其特征在于：所述异形管材不仅包括横截面不为圆的管材、变直径管材，还包括与异形管材类似的形状的管材，如“灯笼型”的管壁镂空的类异形管材。
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