CN113416905B - 一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及NiTi记忆合金技术领域,具体为一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,包括有如下步骤:S1.对记忆合金毛坯丝进行热拉拔和冷拉拔;S2.高频磁场改变局部的超弹性,使处理后的记忆合金丝局部在室温下容易冷塑性变形;S2.1.选取塑形区域,在所选塑形区域上套接所需形状的不锈钢管或不锈钢皮;S2.2.将塑形区域置于高频磁场设备中;S2.3.开启高频磁场设备;S2.4.开启工作,局部处理时间为5s~100s;S2.5.完成塑形区域处理,关闭高频磁场设备;使用本发明方法对记忆合金丝处理,使记忆合金丝具有一个或多个可塑性变形区,采用冷加工方式,且易定型;一致性好,加工制备工艺简单,批量生产能力强,处理工艺简单,可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉及NiTi记忆合金技术领域,具体为一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法。
背景技术
NiTi记忆合金丝材经过一定冷热加工和热处理工艺,可使其具有部分或完全非线性超弹性。其拉伸变形特征为:在一定温度范围内的加载和卸载,分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变,在一定的应变区间内,呈现“旗帜”状态的上下应力平台;宏观表现为合金在外力加载下产生形变,卸载后形变可自发恢复,该特性在医用介入导丝和牙齿矫形等领域应用广泛。采用NiTi记忆合金超弹丝所制器械在进行超弹性处理时,通常同时完成定型处理,常见的处理方法为记忆合金丝与定型模具同时加热获得,由于超弹丝自身性能以及与模具同时加热时的热惰性等因素的影响,为获得优异的超弹性能,对处理温度和时间都有较高要求;其次对于后续需涂层的器械而言,因对涂层的均匀性等要求较高,先定型后涂层无疑增加涂层难度;而先涂层后热定型的方法,因定型所需温度较高,涂层易受损。另一方面,若对超弹丝进行冷塑形,需先克服其超弹性才可发生塑性变形,所需变形力和变形量大,且不易定型,一致性差。受制于此,超弹性丝材产品目前多以直线型呈现。
因此,本发明提供了一种局部易塑形的NiTi记忆合金超弹丝,室温下即可在其端部、中部或其他任意部位轻松进行塑性变形,该变形可为丝材截面形状的塑形,即椭圆形、扁形、方形等,也可为轮廓形状的塑形,并且这种变形不会受低温或高温影响而回弹。
发明内容
本发明的目的在于体重一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,室温下即可轻松进行塑性变形,并且变形不会受低温或高温影响而回弹。
为解决上述技术问题,本发明一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,记忆合金丝成分为Ti100-xNix,其中x为镍原子的百分比,X=50.0%~51.5%;包括有如下步骤:
S1.对Ti100-xNix记忆合金丝采用传统的NiTi记忆合金超弹性丝加工处理工艺对NiTi记忆合金毛坯丝进行热拉拔至Φ2.5mm,再进行次冷拉拔,拉拔变形量为30%~55%时,进行一次500℃~750℃的中间退火,最终拉拔至最终尺寸,之后进行完全退火,温度为300℃~550℃,保温时间为1min~3min,并在带有10N~70N张力的情况下进行热校直;
S2.对完成步骤S1的记忆合金丝局部利用高频磁场改变局部的超弹性,使处理后的记忆合金丝局部在室温下容易冷塑性变形,包括有如下步骤:
S2.1.根据使用需要选取局部长度为塑形区域,在所选塑形区域上套接所需形状的不锈钢管或不锈钢皮;
S2.2.将带有所需形状的不锈钢管或不锈钢皮的塑形区域置于高频磁场设备中;
S2.3.开启高频磁场设备并设置参数:电压:350V、功率:6KW~20KW、电流:20A~100A、输出频率:5KHz-70KHz;
S2.4.开启工作,局部处理时间为5s~100s;
S2.5.完成塑形区域处理,关闭高频磁场设备。
进一步的,所述的步骤S2.1中塑形区域长度为5mm~500mm。
进一步的,在完成步骤S1的记忆合金丝在直线状态下对记忆合金丝进行涂层处理,之后选取记忆合金丝端头部为塑形区域,在塑形区域上套装不锈钢管或不锈钢皮,再通过步骤S2进行塑性。
进一步的,所述的不锈钢管或不锈钢皮为J形、扁平头形或弯头形等。
进一步的,将至少两根记忆合金丝制成头部弯曲打结的取石网篮,打结位置选在塑形区域。
进一步的,将至少两根记忆合金丝制成头部交叉区域的丝材截面形状为扁平状的取石网篮。
本发明的有益效果是:包括有如下步骤:S1. 对记忆合金毛坯丝进行热拉拔和冷拉拔,之后进行完全退火,并在带有10N~70N张力的情况下进行热校直;S2.高频磁场改变局部的超弹性,使处理后的记忆合金丝局部在室温下容易冷塑性变形,包括有如下步骤:S2.1.选取局部长度为塑形区域,在所选塑形区域上套接所需形状的不锈钢管或不锈钢皮;S2.2.将塑形区域置于高频磁场设备中;S2.3.开启高频磁场设备;S2.4.开启工作,局部处理时间为5s~100s;S2.5.完成塑形区域处理,关闭高频磁场设备;使用本发明方法对记忆合金丝处理,是记忆合金丝具有一个或多个可塑性变形区,该变形区域可根据需求进行选取,采用冷加工方式,且易定型、一致性好,解决NiTi记忆合金超弹丝不易塑性变形问题;加工制备工艺简单,批量生产能力强,处理工艺简单,可操作性强。
附图说明
图1为传统超弹丝与通过本发明方法获得的局部可塑形的超弹性记忆合金丝力学性能表;
图2为本发明制作的头部异形导丝结构示意图;
图3为本发明制作的头部打结取石网篮结构示意图;
图4为本发明制作的头部扁平取石网篮结构示意图。
具体实施方式
本发明一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,记忆合金丝成分为Ti100- xNix,其中x为镍原子的百分比,X=50.0%~51.5%;包括有如下步骤:
S1.对Ti100-xNix记忆合金丝采用传统的NiTi记忆合金超弹性丝加工处理工艺对NiTi记忆合金毛坯丝进行热拉拔至Φ2.5mm,再进行次冷拉拔,拉拔变形量为30%~55%时,进行一次500℃~750℃的中间退火,最终拉拔至最终尺寸,之后进行完全退火,温度为300℃~550℃,保温时间为1min~3min,并在带有10N~70N张力的情况下进行热校直;
S2.对完成步骤S1的记忆合金丝局部利用高频磁场改变局部的超弹性,使处理后的记忆合金丝局部在室温下容易冷塑性变形,包括有如下步骤:
S2.1.根据使用需要选取局部长度为塑形区域,在所选塑形区域上套接所需形状的不锈钢管或不锈钢皮;
S2.2.将带有所需形状的不锈钢管或不锈钢皮的塑形区域置于高频磁场设备中;
S2.3.开启高频磁场设备并设置参数:电压:350V、功率:6KW~20KW、电流:20A~100A、输出频率:5KHz-70KHz;
S2.4.开启工作,局部处理时间为5s~100s;
S2.5.完成塑形区域处理,关闭高频磁场设备。
进一步的,所述的步骤S2.1中塑形区域长度为5mm~500mm。塑形区域长度由该部位具体用途或需要后续塑性变形的区域决定。
如图1所示将传统超弹丝与通过本发明方法获得的局部可塑形的超弹性记忆合金丝进行力学性能测试,测试方法为加载至10%然后卸载,拉伸速率3mm/min,表1为传统超弹丝与通过本发明方法获得的局部可塑形的超弹性记忆合金丝力学性能表:
表1:传统超弹丝与通过本发明方法获得的局部可塑形的超弹性记忆合金丝力学性能表
图1中,1号为传统超弹丝,2号为通过本发明方法获得的局部可塑形的超弹性记忆合金丝。结合图1及表1,卸载后,1号试样残余应变小于0.7%,2号试样残余应变达到7%以上,由此可见,对NiTi记忆合金超弹丝进行该特殊处理后,其超弹性大大降低,易进行塑性变形;当应变大于6%时,2号试样应力值趋于恒值,而1号试样应力值迅速增加,当应变达到10%时,1号试样应力值为2号试样应力值的2.3倍,这一特性说明经过该特殊处理的超弹丝变形抗力大大减小,即降低或消除超弹丝的冷变形加工硬化,可使其在室温下容易冷塑性变形,达到设计需要的形状。
使用本发明方法生产的局部可塑形的超弹性记忆合金丝可应用于机械、电子、建筑、民用、医疗等领域使用的超弹丝需局部塑形的产品,所述塑形包括截面形状的塑形和轮廓形状的塑形,使用本发明时,室温下即可冷塑性变形,且该变形不受温度影响而回弹,一致性好,可避免高温塑形对丝材超弹性的影响,塑形工艺简单。
实施例一:
使用本发明方法制作头部异形的局部可塑形的超弹性记忆合金丝,头部形状为J形、扁平头形或弯头形等,且具有涂层,在完成步骤S1的记忆合金丝在直线状态下对记忆合金丝进行涂层处理,之后选取记忆合金丝端头部为塑形区域,在塑形区域上套装不锈钢管或不锈钢皮,再通过步骤S2进行塑性,记忆合金丝涂层的方法为现有技术,在此不再进行赘述。
进一步的,所述的不锈钢管或不锈钢皮为J形、扁平头形或弯头形等。
无需热塑性变形,对涂层无破坏,且冷塑性成型后具有较高的一致性,降低涂层难度,避免记忆合金丝先塑形后再涂层时,因涂层表面形状不一致,易导致涂层厚度不均匀,加工工艺简单,批量生产能力强。
实施例二:
使用本发明方法制作头部弯曲打结的取石网篮,将至少两根记忆合金丝制成头部弯曲打结的取石网篮,打结位置选在塑形区域。
使用传统记忆合金丝加工时,需热定型打结,对温度、时间条件要求较高,过低的温度导致定型不理想或无法定型,且一致性差;过高温度会使超弹性性能降低、甚至破坏丝材力学性能、烧断丝材;使用本发明方法处理时,加工位置选在塑形区域,直接采用冷塑性变形方式打结定型,加工方式简单,且具有较高的一致性。
实施例三:
使用本发明方法制作头部交叉区域的丝材截面形状为扁平状的取石网篮,将至少两根记忆合金丝制成头部交叉区域的丝材截面形状为扁平状的取石网篮。传统处理方法为热塑形,有较高的加工要求,采用本发明可解决上述问题。使用本发明方法,可直接在室温条件下对该塑形区域进行冷塑性变形至扁平状,再进行后续定型等处理。冷塑性变形也可在网篮定型后进行,可避免扁平状塑形区不均分等问题,使用该方法进行网篮头部扁平状塑形时,无需热塑性变形,避免二次加热而影响其超弹性。
Claims (6)
1.一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,其特征在于:记忆合金丝成分为Ti100-xNix,其中x为镍原子的百分比,X=50.0%~51.5%;包括有如下步骤:
S1.对Ti100-xNix记忆合金丝采用传统的NiTi记忆合金超弹性丝加工处理工艺对NiTi记忆合金毛坯丝进行热拉拔至Φ2.5mm,再进行次冷拉拔,拉拔变形量为30%~55%时,进行一次500℃~750℃的中间退火,最终拉拔至最终尺寸,之后进行完全退火,温度为300℃~550℃,保温时间为1min~3min,并在带有10N~70N张力的情况下进行热校直;
S2.对完成步骤S1的记忆合金丝局部利用高频磁场改变局部的超弹性,使处理后的记忆合金丝局部在室温下容易冷塑性变形,包括有如下步骤:
S2.1.根据使用需要选取局部长度为塑形区域,在所选塑形区域上套接所需形状的不锈钢管或不锈钢皮;
S2.2.将带有所需形状的不锈钢管或不锈钢皮的塑形区域置于高频磁场设备中;
S2.3.开启高频磁场设备并设置参数:电压:350V、功率:6KW~20KW、电流:20A~100A、输出频率:5KHz-70KHz;
S2.4.开启工作,局部处理时间为5s~100s;
S2.5.完成塑形区域处理,关闭高频磁场设备。
2.根据权利要求1所述的一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,其特征在于:所述的步骤S2.1中塑形区域长度为5mm~500mm。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,其特征在于:在完成步骤S1的记忆合金丝在直线状态下对记忆合金丝进行涂层处理,之后选取记忆合金丝端头部为塑形区域,在塑形区域上套装不锈钢管或不锈钢皮,再通过步骤S2进行塑性。
4.根据权利要求2所述的一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,其特征在于:所述的不锈钢管或不锈钢皮为扁平头形或弯头形。
5.根据权利要求1或2任一项所述的一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,其特征在于:将至少两根记忆合金丝制成头部弯曲打结的取石网篮,打结位置选在塑形区域。
6.根据权利要求1或2任一项所述的一种局部可塑形的超弹性记忆合金丝加工方法,其特征在于:将至少两根记忆合金丝制成头部交叉区域的丝材截面形状为扁平状的取石网篮。
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GR01 | Patent grant | ||
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