ES2714095T3 - Procesamiento termomecánico de aleaciones de níquel-titanio - Google Patents

Procesamiento termomecánico de aleaciones de níquel-titanio Download PDF

Info

Publication number
ES2714095T3
ES2714095T3 ES14766554T ES14766554T ES2714095T3 ES 2714095 T3 ES2714095 T3 ES 2714095T3 ES 14766554 T ES14766554 T ES 14766554T ES 14766554 T ES14766554 T ES 14766554T ES 2714095 T3 ES2714095 T3 ES 2714095T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
nickel
titanium alloy
titanium
cold
hot
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.)
Active
Application number
ES14766554T
Other languages
English (en)
Inventor
Doren Brian Van
Scott Schlegel
Joseph Wissman
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.)
ATI Properties LLC
Original Assignee
ATI Properties LLC
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 ATI Properties LLC filed Critical ATI Properties LLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2714095T3 publication Critical patent/ES2714095T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/006Resulting in heat recoverable alloys with a memory effect
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C14/00Alloys based on titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/007Alloys 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10Changing 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
  • Adornments (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Un proceso para la fabricación de un producto de laminado de níquel-titanio que comprende: el trabajo en frío de una pieza de trabajo de aleación de níquel-titanio a una temperatura inferior a 500 °C, en donde la pieza de trabajo es un lingote fundido, o un tocho, una barra, una varilla, un cable, un tubo, una losa, una placa, una hoja, una lámina u otra forma de producto de laminación formado de una aleación de níqueltitanio fundido; y el prensado isostático en caliente de la pieza de trabajo de aleación de níquel-titanio trabajada en frío, en donde la pieza de trabajo de aleación de níquel-titanio incluye al menos el 35 por ciento en peso de titanio y al menos el 45 por ciento en peso de níquel.

Description

DESCRIPCION
Procesamiento termomecanico de aleaciones de nlquel-titanio
Campo tecnico
Esta memoria descriptiva esta dirigida a los procesos para producir productos de laminado de aleacion de nlqueltitanio y a los productos de laminado producidos por los procesos descritos en esta memoria descriptiva.
Antecedentes
Las aleaciones de nlquel-titanio equiatomicas y cuasi equiatomicas poseen propiedades de "memoria de forma" y "superelasticas". Mas especlficamente, se sabe que estas aleaciones, que comunmente se conocen como aleaciones "Nitinol", se someten a una transformacion martensltica desde una fase original (comunmente conocida como la fase de austenita) a al menos una fase de martensita al enfriarse a una temperatura inferior a la temperatura de inicio de martensita ("Ms") de la aleacion. Esta transformacion se completa al enfriar a la temperatura de acabado de martensita ("Mf") de la aleacion. Ademas, la transformacion es reversible cuando el material se calienta a una temperatura superior a su temperatura de acabado de austenita ("Af").
Esta transformacion martensltica reversible da lugar a las propiedades de memoria de forma de las aleaciones. Por ejemplo, una aleacion de memoria de forma de nlquel-titanio se puede formar en una primera forma mientras esta en la fase de austenita (es decir, a una temperatura por encima de la Af de la aleacion), posteriormente se enfrla a una temperatura por debajo de la Mf , y se deforma en una segunda forma. Mientras el material permanezca por debajo de la temperatura de inicio de austenita ("As") de la aleacion (es decir, la temperatura a la que comienza la transicion a austenita), la aleacion conservara la segunda forma. Sin embargo, si la aleacion con memoria de forma se calienta a una temperatura superior a la Af , la aleacion volvera a la primera forma si no esta restringida flsicamente, o cuando esta restringida puede ejercer una presion sobre otro artlculo. Se pueden lograr deformaciones recuperables de hasta el 8 % generalmente con aleaciones de nlquel-titanio debido a la transicion reversible de austenita a martensita inducida termicamente y, de ahl, el termino "memoria de forma".
La transformacion entre las fases austenita y martensita tambien da lugar a las propiedades "pseudoelasticas" o "superelasticas" de las aleaciones de nlquel-titanio con memoria de forma. Cuando una aleacion de nlquel-titanio con memoria de forma se deforma a una temperatura por encima de la Af de la aleacion pero por debajo de la denominada temperatura de deformacion de martensita ("Md"), la aleacion puede sufrir una transformacion inducida por la tension de la fase de austenita a la fase de martensita. La Md , por tanto, se define como la temperatura por encima de la que la martensita no puede ser inducida por tension. Cuando se aplica una tension a una aleacion de nlquel-titanio a una temperatura entre Af y Md , despues de una pequena deformacion elastica, la aleacion cede a la tension aplicada a traves de una transformacion de austenita a martensita. Esta transformacion, combinada con la capacidad de la fase de martensita para deformarse bajo la tension aplicada por el movimiento de los llmites emparejados sin la generation de dislocaciones, permite que una aleacion de nlquel-titanio absorba una gran cantidad de energla de deformacion por deformacion elastica sin deformarse plasticamente (es decir, permanentemente). Cuando se elimina la tension, la aleacion puede volver a su condition sin restricciones y, de ahl, el termino "pseudoelastico". Generalmente se pueden lograr deformaciones recuperables de hasta un 8 % con aleaciones de nlquel-titanio debido a la transicion inducida por la tension de austenita a martensita reversible, y de ahl el termino "superelastico". Asl, las aleaciones de nlquel-titanio superelasticas macroscopicamente parecen ser muy elasticas con respecto a otras aleaciones. Los terminos "pseudoelastico" y "superelastico" son sinonimos cuando se usan en relation con aleaciones de nlquel-titanio, y en esta memoria descriptiva se usa el termino "superelastico".
La capacidad de hacer uso comercial de las propiedades unicas de memoria de forma y aleaciones de nlquel-titanio superelasticas depende en parte de las temperaturas a las que se producen estas transformaciones, es decir, las As, Af , Ms , Mf y Md de la aleacion. Por ejemplo, en aplicaciones como endoprotesis vasculares, filtros vasculares y otros dispositivos medicos, generalmente es importante que las aleaciones de nlquel-titanio exhiban propiedades superelasticas dentro del intervalo de temperaturas in vivo, es decir, Af < ~37 °C < Md . Se ha observado que las temperaturas de transformacion de las aleaciones de nlquel-titanio dependen en gran medida de la composition. Por ejemplo, se ha observado que las temperaturas de transformacion de las aleaciones de nlquel-titanio pueden cambiar mas de 100 K para un cambio del 1 % atomico en la composicion de las aleaciones.
Ademas, varias aplicaciones de aleaciones de nlquel-titanio, como, por ejemplo, actuadores y endoprotesis vasculares implantables y otros dispositivos medicos, puede considerarse que son crlticos a la fatiga. La fatiga se refiere al dano estructural progresivo y localizado que se produce cuando un material se somete a una carga clclica. La carga y descarga repetitivas provocan la formation de grietas microscopicas que pueden aumentar de tamano a medida que el material se somete a una carga clclica a niveles de tension muy por debajo de la resistencia elastica del material o el llmite elastico. Las grietas por fatiga pueden llegar a alcanzar un tamano crltico, resultando en la falla repentina de un material sometido a carga clclica. Se ha observado que las grietas por fatiga tienden a iniciarse en inclusiones no metalicas y en otras segundas fases en aleaciones de nlquel-titanio. Por consiguiente, varias aplicaciones de aleaciones de nlquel-titanio, como, por ejemplo, actuadores, endoprotesis vasculares implantables y otros dispositivos crlticos a la fatiga, pueden considerarse que son crlticos a la inclusion y a la segunda fase.
La patente JPS62188735 A describio un metodo para producir una pieza de trabajo de aleacion de NiTi, en la que se mezclan y sinterizan polvo de Ni y Ti con una proporcion atomica de 1:1 para obtener una pieza de trabajo, que es trabajada en frlo (o trabajada en caliente), recocida, trabajada adicionalmente en frlo, HIPP. Las patentes US4769087 A y US4817858 A describieron un proceso para la produccion de un producto de laminado de superaleacion a base de nlquel que comprende el mecanizado de una pieza de trabajo de aleacion; el trabajo en caliente (o en frlo) de la pieza de trabajo y el prensado isostatico en caliente de la pieza de trabajo.
Sumario
En una realizacion no limitante, un proceso para la produccion de un producto de laminado de aleacion de nlqueltitanio de acuerdo con las reivindicaciones 1-18.
Breve descripcion de los dibujos
Las diversas caracterlsticas y rasgos de las realizaciones no limitantes y no exhaustivas desveladas y descritas en esta memoria descriptiva pueden entenderse mejor haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las que:
La Figura 1 es un diagrama de fase de equilibrio para aleaciones binarias de nlquel-titanio;
Las Figuras 2A y 2B son diagramas esquematicos que ilustran el efecto del trabajo sobre inclusiones no metalicas y la porosidad en microestructura de aleacion de nlquel-titanio;
La Figura 3 es una imagen de microscopla electronica de barrido (SEM) (aumento 500x en modo de electrones de retrodispersion) que muestra inclusiones no metalicas y la porosidad asociada en una aleacion de nlqueltitanio;
Las Figuras 4A-4G son imagenes de microscopla electronica de barrido (aumento de 500x en modo de electrones de retrodispersion) de aleaciones de nlquel-titanio procesadas de acuerdo con las realizaciones descritas en esta memoria descriptiva;
Las Figuras 5A-5G son imagenes de microscopla electronica de barrido (aumento de 500x en modo de electrones de retrodispersion) de aleaciones de nlquel-titanio procesadas de acuerdo con las realizaciones descritas en esta memoria descriptiva;
Las Figuras 6A-6H son imagenes de microscopla electronica de barrido (aumento de 500x en modo de electrones de retrodispersion) de aleaciones de nlquel-titanio procesadas de acuerdo con las realizaciones descritas en esta memoria descriptiva;
Las Figuras 7A-7D son imagenes de microscopla electronica de barrido (aumento de 500x en modo de electrones de retrodispersion) de aleaciones de nlquel-titanio procesadas de acuerdo con las realizaciones descritas en esta memoria descriptiva; y
Las Figuras 8A-8E son imagenes de microscopla electronica de barrido (aumento de 500x en modo de electrones de retrodispersion) de aleaciones de nlquel-titanio procesadas de acuerdo con las realizaciones descritas en esta memoria descriptiva.
El lector apreciara los detalles anteriores, as! como otros, al considerar la siguiente descripcion detallada de varias realizaciones no limitantes y no exhaustivas de acuerdo con esta memoria descriptiva.
Descripcion
Varias realizaciones descritas en esta memoria descriptiva estan dirigidas a procesos para producir un producto de laminado de aleacion de nlquel-titanio que tiene una microestructura mejorada como, por ejemplo, fraccion de area y tamano de inclusiones no metalicas y porosidad reducidos. Como se usa en el presente documento, el termino "producto de laminado" se refiere a artlculos de aleacion producidos por procesamiento termomecanico de lingotes de aleacion. Los productos de laminado incluyen, entre otros, tochos, barras, varillas, cables, tubos, placas, planchas, hojas y laminas. Ademas, como se usa en este documento, el termino "aleacion de nlquel-titanio" se refiere a composiciones de aleacion que comprenden al menos el 35 % de titanio y al menos el 45 % de nlquel basado en el peso total de la composition de aleacion. En diversas realizaciones, los procesos descritos en esta memoria descriptiva son aplicables a aleaciones de nlquel-titanio cuasi equiatomicas. Como se usa en este documento, el termino "aleacion de nlquel-titanio cuasi equiatomica" se refiere a aleaciones que comprenden del 45,0 por ciento atomico al 55,0 por ciento atomico de nlquel, el resto de titanio e impurezas residuales. Las aleaciones de nlquel-titanio cuasi equiatomicas incluyen aleaciones de nlquel-titanio binarias equiatomicas que consisten esencialmente en el 50 % de nlquel y el 50 % de titanio, sobre una base atomica.
Los productos de la aleacion de nlquel-titanio se pueden fabricar a partir de procesos que comprenden, por ejemplo: formular la qulmica de la aleacion utilizando una tecnica de fusion como la fusion por induction al vaclo (VIM) y/o refusion por arco al vaclo (VAR); fundicion de un lingote de aleacion de nlquel-titanio; forja del lingote de fundicion en un tocho; trabajar en caliente el tocho a una forma de stock de laminado; trabajo en frlo (con recocidos intermedios opcionales) la forma de stock de laminado a una forma de producto de laminado; y recocer en laminado la forma de producto de laminado para producir un producto de laminado final. Estos procesos pueden producir productos de laminado que tienen caracteristicas microestructurales variables, como la microlimpidez. Como se usa en el presente documento, el termino "microlimpidez" se refiere a las caracteristicas de inclusion y porosidad no metalicas de una aleacion de niquel-titanio como se define en la seccion 9.2 de la norma ASTM F 2063-12: Standard Specification for Wrought Nickel-Titanium Shape Memory Alloys for Medical Devices and Surgical Implants, que se incorpora como referencia en esta memoria descriptiva. Para los productores de productos de laminado de aleacion de niquel-titanio, puede ser comercialmente importante producir productos de laminado de aleacion de niquel-titanio que cumplan consistentemente con la microlimpidez y otros requisitos de las normas de la industria, como la especificacion ASTM F 2063-12.
Los procesos descritos en esta memoria descriptiva comprenden el trabajo en frio de una pieza de trabajo de aleacion de niquel-titanio a una temperatura inferior a 500 °C, y el prensado isostatico en caliente de la pieza de trabajo de aleacion de niquel-titanio trabajada en frio. El trabajo en frio reduce el tamano y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas en la pieza de trabajo de aleacion de niquel-titanio. El prensado isostatico en caliente reduce o elimina la porosidad en la pieza de trabajo de aleacion de niquel-titanio.
En general, el termino "trabajo en frio" se refiere a trabajar una aleacion a una temperatura por debajo de aquella en la que la tension de fluencia del material disminuye significativamente. Como se usa en este documento en relacion con los procesos descritos, "trabajo en frio", "trabajado en frio", "conformado en frio", "laminado en frio" y terminos similares (o "en frio" utilizados en relacion con una tecnica particular de trabajo o conformado, por ejemplo, "estirado en frio") se refiere al trabajo o al estado de haberse trabajado, segun sea el caso, a una temperatura inferior a 500 °C. Las operaciones de trabajo en frio se pueden realizar cuando la temperatura interna y/o superficial de una pieza de trabajo es inferior a 500 °C. Las operaciones de trabajo en frio pueden realizarse a cualquier temperatura inferior a 500 °C, como, por ejemplo, menos de 400 °C, menos de 300 °C, menos de 200 °C o menos de 100 °C. En diversas realizaciones, las operaciones de trabajo en frio pueden realizarse a temperatura ambiente. En una operacion de trabajo en frio dada, la temperatura interna y/o superficial de una pieza de trabajo de aleacion de niquel-titanio puede aumentar por encima de un limite especifico (por ejemplo, 500 °C o 100 °C) durante el trabajo debido al calentamiento adiabatico; sin embargo, para los fines de los procesos descritos en esta memoria descriptiva, la operacion sigue siendo una operacion de trabajo en frio.
En general, el prensado isostatico en caliente (HIP o HIP'ing) se refiere a la aplicacion isostatica (es decir, uniforme) de un gas a alta presion y alta temperatura, como, por ejemplo, argon, a las superficies externas de una pieza de trabajo en un horno HIP. Como se usa en este documento en relacion con los procesos descritos, "prensado isostatico en caliente", "presion isostatica en caliente" y terminos o acronimos similares se refieren a la aplicacion isostatica de un gas a alta presion y alta temperatura a una pieza de trabajo de aleacion de niquel-titanio en una condicion de trabajo en frio. En diversas realizaciones, una pieza de trabajo de aleacion de niquel-titanio se puede prensar isostaticamente en caliente en un horno HIP que funciona a una temperatura en el intervalo de 700 °C a 1000 °C y una presion en el intervalo de 20,69 MPa (3000 psi) a 344,75 MPa (50.000 psi). En algunas realizaciones, una pieza de trabajo de aleacion de niquel-titanio se puede prensar isostaticamente en caliente en un horno HIP que funciona a una temperatura en el intervalo de 750 °C a 950 °C, 800 °C a 950 °C, 800 °C a 900 °C, o 850 °C a 900 °C; y a una presion en el intervalo de 51,71 MPa (7500 psi) a 344,75 MPa (50.000 psi), 68,95 MPa (10.000 psi) a 310,28 MPa (45.000 psi), 68,95 MPa (10.000 psi) a 172,38 MPa (25.000 psi), 68,95 MPa (10.000 psi) a 137,9 MPa (20.000 psi), 68,95 MPa (10.000 psi) a 117,22 MPa (17.000 psi), 82,74 MPa (12.000 psi) a 117,22 MPa (17.000 psi), o 82,74 MPa (12.000 psi) a 103,43 MPa (15.000 psi). En diversas realizaciones, una pieza de trabajo de aleacion de niquel-titanio se puede prensar isostaticamente en caliente en un horno HIP durante al menos 0,25 horas, y en algunas realizaciones, durante al menos 0,5 horas, 0,75 horas, 1,0 hora, 1,5 horas, o al menos 2,0 horas, a temperatura y presion.
Como se usa en el presente documento, el termino "inclusiones no metalicas" se refiere a fases secundarias en una matriz metalica de NiTi que comprende constituyentes no metalicos tales como atomos de carbono y/u oxigeno. Las inclusiones no metalicas incluyen tanto las inclusiones no metalicas de Ti4Ni2Ox como las inclusiones no metalicas de carburo de titanio (TiC) y/o de oxicarburo de titanio (Ti(C,O)). Las inclusiones no metalicas no incluyen fases intermetalicas discretas, como Ni4Ti3, Ni3Ti2, NisTi y Ti2Ni, que tambien pueden formarse en aleaciones de niqueltitanio cuasi equiatomicas.
Una aleacion equiatomica de niquel-titanio que consiste esencialmente en 50 % de niquel y 50 % de titanio, sobre una base atomica (aproximadamente 55 % de Ni, 45 % de Ti, en peso), tiene una fase de austenita que consiste esencialmente en una estructura cubica NiTi B2 (es decir, una estructura tipo cloruro de cesio). Las transformaciones martensiticas asociadas con el efecto de memoria de forma y la superelasticidad no tienen difusion, y la fase de martensita tiene una estructura cristalina monoclmica B19'. El campo de fase NiTi es muy estrecho y corresponde esencialmente a niquel-titanio equiatomico a temperaturas por debajo de aproximadamente 650 °C. Vease Figura 1. El limite del campo de fase NiTi en el lado rico en Ti es esencialmente vertical desde la temperatura ambiente hasta aproximadamente 600 °C. El Kmite del campo de fase de NiTi en el lado rico en Ni disminuye con la disminucion de la temperatura, y la solubilidad del niquel en B2 NiTi es insignificante a unos 600 °C y menos. Por lo tanto, las aleaciones cuasi equiatomicas de niquel-titanio generalmente contienen segundas fases intermetalicas (por ejemplo, Ni4Ti3, Ni3Ti2, Ni3Ti y Ti2Ni), cuya identidad quimica depende de si una aleacion cuasi equiatomica de nlquel-titanio es rica en Ti o rica en Ni.
Como se ha descrito anteriormente, los lingotes de aleacion de nlquel-titanio pueden fundirse a partir de una aleacion fundida usando fusion por induccion al vaclo (VIM). Un material de entrada de titanio y un material de entrada de nlquel pueden colocarse en un crisol de grafito en un horno VIM y fundirse para producir la aleacion de nlquel-titanio fundido. Durante la fusion, el carbono del crisol de grafito puede disolverse en la aleacion fundida. Durante la fundicion de un lingote de aleacion de nlquel-titanio, el carbono puede reaccionar con la aleacion fundida para producir partlculas de carburo de titanio cubico (TiC) y/o de oxicarburo de titanio cubico (Ti (C,O)) que forman inclusiones no metalicas en el lingote de fundicion. Los lingotes de VIM generalmente pueden contener 100-800 ppm de carbono en peso y 100-400 ppm de oxlgeno en peso, lo que puede producir inclusiones no metalicas relativamente grandes en la matriz de aleacion de nlquel-titanio.
Los lingotes de aleacion de nlquel-titanio tambien pueden producirse a partir de una aleacion fundida usando la refusion por arco al vaclo (VAR). En este sentido, el termino VAR puede ser un nombre inapropiado porque el material de entrada de titanio y el material de entrada de nlquel se pueden fundir juntos para formar la composicion de aleacion en primera instancia en un horno VAR, en cuyo caso la operation se puede denominar con mas precision fusion por arco al vaclo. Por coherencia, los terminos "refusion por arco al vaclo" y "VAR" se usan en esta memoria descriptiva para referirse tanto a la refusion de la aleacion como a la fusion inicial de la aleacion de materiales de entrada elementales u otros materiales de alimentation, segun sea el caso en una operacion determinada.
Se puede usar un material de entrada de titanio y un material de entrada de nlquel para formar mecanicamente un electrodo que se vuelve a refundir por arco al vaclo en un crisol de cobre enfriado con agua en un horno VAR. El uso de un crisol de cobre enfriado por agua puede reducir significativamente el nivel de captation de carbono en relation con la aleacion de nlquel-titanio fundida con VIM, que requiere un crisol de grafito. Los lingotes de VAR generalmente pueden contener menos de 100 ppm de carbono en peso, lo que reduce o elimina significativamente la formation de inclusiones no metalicas de carburo de titanio (TiC) y/o de oxicarburo de titanio (Ti(C,O)). Sin embargo, los lingotes de VAR generalmente pueden contener 100-400 ppm de oxlgeno en peso cuando se producen a partir de material de entrada de esponja de titanio, por ejemplo. El oxlgeno puede reaccionar con la aleacion fundida para producir inclusiones no metalicas de oxido de Ti4Ni2Ox, que tienen casi la misma estructura cubica (grupo espacial Fd3m) que una segunda fase intermetalica de Ti2Ni generalmente presente en aleaciones de nlquel-titanio cuasi equiatomicas ricas en Ti, por ejemplo. Estas inclusiones de oxido no metalico incluso se han observado en lingotes de VAR de alta pureza fundidos a partir de una barra de cristal de titanio reducida en yoduro con bajo contenido de oxlgeno (<60 ppm en peso).
Los lingotes de aleacion de nlquel-titanio fundido y los artlculos formados a partir de los lingotes pueden contener inclusiones no metalicas relativamente grandes en la matriz de aleacion de nlquel-titanio. Estas grandes partlculas de inclusion no metalicas pueden afectar negativamente la resistencia a la fatiga y la calidad de la superficie de los artlculos de aleacion de nlquel-titanio, en particular los artlculos de aleacion de nlquel-titanio cuasi equiatomicos. De hecho, las especificaciones estandar de la industria establecen llmites estrictos en el tamano y la fraction de area de las inclusiones no metalicas en las aleaciones de nlquel-titanio disenadas para su uso en aplicaciones crlticas a la fatiga y de calidad de la superficie tales como, por ejemplo, actuadores, endoprotesis vasculares implantables, y otros dispositivos medicos. Vease la norma ASTM F 2063-12: Standard Specification for Wrought Nickel-Titanium Shape Memory Alloys for Medical Devices and Surgical Implants, que se incorpora por referencia en esta memoria descriptiva. Por lo tanto, puede ser importante minimizar el tamano y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas en los productos de laminado de aleacion de nlquel-titanio.
Las inclusiones no metalicas que se forman en las aleaciones de nlquel-titanio fundidas generalmente son friables y se rompen y se mueven durante el trabajo del material. La ruptura, el alargamiento y el movimiento de las inclusiones no metalicas durante las operaciones de trabajo disminuyen el tamano de las inclusiones no metalicas en las aleaciones de nlquel-titanio. Sin embargo, la ruptura y el movimiento de las inclusiones no metalicas durante las operaciones de trabajo simultaneamente tambien pueden causar la formacion de vaclos microscopicos que aumentan la porosidad en el material en bruto. Este fenomeno se muestra en las Figuras 2A y 2B, que ilustran esquematicamente los efectos secundarios del trabajo en inclusiones no metalicas y la porosidad en la microestructura de aleacion de nlquel-titanio. La Figura 2A ilustra la microestructura de una aleacion de nlquel-titanio que comprende inclusiones no metalicas 10 pero que carecen de porosidad. La Figura 2B ilustra el efecto de trabajar en las inclusiones no metalicas 10', que se muestran divididas en partlculas mas pequenas y separadas, pero con un aumento de la porosidad 20 que interconecta las partlculas de inclusion mas pequenas. La Figura 3 es una imagen real de microscopla electronica de barrido (SEM) (500x en modo de electrones de retrodispersion) que muestra una inclusion no metalica y vaclos de porosidad asociados en una aleacion de nlquel-titanio.
Al igual que las inclusiones no metalicas, la porosidad en las aleaciones de nlquel-titanio puede afectar negativamente la resistencia a la fatiga y la calidad de la superficie de los productos de aleacion de nlquel-titanio. De hecho, las especificaciones estandar de la industria tambien imponen llmites estrictos a la porosidad en las aleaciones de nlquel-titanio destinadas al uso en aplicaciones crlticas a la fatiga y crlticas a la calidad de la superficie como, por ejemplo, actuadores, endoprotesis vasculares implantables y otros dispositivos medicos. Vease norma ASTM F 2063-12: Standard Specification for Wrought Nickel-Titanium Shape Memory Alloys for Medical Devices and Surgical Implants.
Especlficamente, de acuerdo con la especificacion ASTM F 2063-12, para las aleaciones de nlquel-titanio cuasi equiatomicas con una As inferior o igual a 30 °C, la dimension maxima permitida de la porosidad y las inclusiones no metalicas es de 39,0 micrometros (0,0015 pulgadas), en donde la longitud incluye partlculas contiguas y vaclos, y partlculas separadas por vaclos. Ademas, la porosidad y las inclusiones no metalicas no pueden constituir mas del 2,8 % (porcentaje de area) de una microestructura de aleacion de nlquel-titanio, tal como se observa con un aumento de 400x a 500x en cualquier campo de vision. Estas mediciones pueden realizarse de acuerdo con la norma ASTM E1245-03 (2008) - Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysis, que se incorpora por referencia en esta memoria descriptiva, o un metodo equivalente.
Refiriendose a las Figuras 2A y 2B, aunque el trabajo de una aleacion de nlquel-titanio puede disminuir el tamano de las inclusiones no metalicas, el resultado neto puede ser aumentar el tamano total y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas combinadas con la porosidad. Por lo tanto, la production consistente y eficiente de material de aleacion de nlquel-titanio que cumple con los estrictos llmites de los estandares de la industria, como la especificacion ASTM F 2063-12, ha demostrado ser un desaflo para los productores de productos de laminado de aleacion de nlquel-titanio. Los procesos descritos en esta memoria descriptiva cumplen con ese desaflo al proporcionar productos de laminado de aleacion de nlquel-titanio que tienen una microestructura mejorada, que incluyen un tamano y una fraccion de area reducidos tanto de inclusiones no metalicas como de porosidad. Por ejemplo, en varias realizaciones, los productos de laminado de aleacion de nlquel-titanio producidos por los procesos descritos en esta memoria descriptiva cumplen con los requisitos de tamano y fraccion de area de la especificacion estandar ASTM F 2063-12, medidos solo despues del trabajo en frlo.
Como se ha descrito anteriormente, un proceso para la produccion de un producto de laminado de aleacion de nlquel-titanio puede comprender el trabajo en frlo y el prensado isostatico en caliente de una pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio. El trabajo en frlo de una pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio a una temperatura inferior a 500 °C, como a temperatura ambiente, por ejemplo, rompe y mueve de manera efectiva las inclusiones no metalicas a lo largo de la direction del trabajo en frlo aplicado y reduce el tamano de las inclusiones no metalicas en la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio. El trabajo en frlo se puede aplicar a una pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio despues de que se hayan completado las operaciones finales de trabajo en caliente. En general, "trabajo en caliente" se refiere a trabajar una aleacion a una temperatura por encima de aquella en la que la tension de fluencia del material disminuye significativamente. Como se usa en este documento en relation con los procesos descritos, "trabajo en caliente", "trabajado en caliente", "forja en caliente", "laminado en caliente" y terminos similares (o "en caliente" utilizados en relacion con una tecnica de trabajo o de conformation particular) se refieren al trabajo, o al estado de haberse trabajado, segun el caso, a una temperatura superior o igual a 500 °C.
En diversas realizaciones, un proceso para la produccion de un producto de laminado de aleacion de nlquel-titanio puede comprender una operation de trabajo en caliente antes de la operation de trabajo en frlo. Como se ha descrito anteriormente, las aleaciones de nlquel-titanio pueden moldearse a partir de materiales de entrada de nlquel y titanio utilizando VIM y/o VAR para producir lingotes de aleacion de nlquel-titanio. Los lingotes de aleacion de nlquel-titanio fundidos pueden trabajarse en caliente para producir un tocho. Por ejemplo, en varias realizaciones, un lingote de aleacion de nlquel-titanio fundido (pieza de trabajo) con un diametro en el intervalo de 25,4 cm (10,0 pulgadas) a 76,2 cm (30,0 pulgadas) se puede trabajar en caliente (por ejemplo, por forjado rotativo en caliente) para producir un tocho con un diametro en el intervalo de 6,35 cm (2,5 pulgadas) a 20,32 cm (8,0 pulgadas). Los tochos de aleacion de nlquel-titanio (pieza de trabajos de trabajo) pueden laminarse con barras calientes, por ejemplo, para producir varillas o barras con un diametro comprendido entre 0,554 cm (0,218 pulgadas) y 9,4 cm (3,7 pulgadas). Las varillas o barras de aleacion de nlquel-titanio (pieza de trabajos de trabajo) se pueden estirar en caliente, por ejemplo, para producir varillas, barras o cables de aleacion de nlquel-titanio que tengan un diametro en el intervalo de 0,0025 cm (0,001 pulgadas) a 0,554 cm (0,218 pulgadas). Despues de cualquier operacion de trabajo en caliente, un producto de laminado de aleacion de nlquel-titanio (en una forma intermedia) se puede trabajar en frlo de acuerdo con las realizaciones descritas en esta memoria descriptiva para producir la forma macroestructural final de un producto de laminado de aleacion de nlquel-titanio. Tal como se usa en el presente documento, los terminos "macroestructura" o "macroestructural" se refieren a la forma macroscopica y las dimensiones de una pieza de trabajo de aleacion o producto de laminado, a diferencia de "microestructura", que se refiere a la estructura de grano microscopico y la estructura de fase de un material de aleacion (incluidas las inclusiones y la porosidad).
En varias formas de realization, los lingotes de aleacion de nlquel-titanio fundidos pueden trabajarse en caliente usando tecnicas de conformacion que incluyen, entre otras, forja, desbaste, estirado, laminado, extrusion, formation de virutas, balanceo, estampado, marcado, acunado y combinaciones de cualquiera de ellos. Se pueden usar una o mas operaciones de trabajo en caliente para convertir un lingote de aleacion de nlquel-titanio fundido en un producto semiacabado o intermedio (pieza de trabajo). El producto de laminado intermedio (pieza de trabajo) posteriormente puede ser trabajado en frlo en una forma macroestructural final para el producto de laminado utilizando una o mas operaciones de trabajo en frlo. El trabajo en frlo puede comprender tecnicas de conformacion que incluyen, pero no se limitan a, forja, desbaste, estirado, laminado, extrusion, formacion de virutas, balanceo, estampado, marcado, acunado y combinaciones de cualquiera de ellas. En varias realizaciones, una pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio (por ejemplo, un lingote, un tocho u otra forma de stock de productos de laminado pueden trabajarse en caliente utilizando al menos una tecnica de trabajo en caliente y posteriormente trabajar en frlo utilizando al menos una tecnica de trabajo en frlo. En diversas realizaciones, el trabajo en caliente se puede realizar en una pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio a una temperatura interna o superficial inicial en el intervalo de 500 °C a 1000 °C, o cualquier sub-intervalo incluido en el mismo, tal como, por ejemplo, de 600 °C a 900 °C o de 700 °C a 900 °C. En diversas realizaciones, el trabajo en frlo se puede realizar en un artlculo de aleacion de nlquel-titanio a una temperatura interna o superficial inicial inferior a 500 °C, como temperatura ambiente, por ejemplo.
A modo de ejemplo, un lingote de aleacion de nlquel-titanio fundido puede forjarse en caliente para producir un tocho de aleacion de nlquel-titanio. El tocho de aleacion de nlquel-titanio se puede laminar en caliente en una barra, por ejemplo, para producir material de barra redonda de aleacion de nlquel-titanio con un diametro mayor que el diametro final especificado para un producto de laminado de barras o varillas. El material de barra redonda de aleacion de nlquel-titanio de mayor diametro puede ser un producto semiacabado o pieza de trabajo intermedia que posteriormente se estira en frlo, por ejemplo, para producir un producto de laminado de barras o varillas que tenga un diametro final especlfico. El trabajo en frlo de la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio puede romperse y mover las inclusiones no metalicas a lo largo de la direccion de estiramiento y reducir el tamano de las inclusiones no metalicas en la pieza de trabajo. El trabajo en frlo tambien puede aumentar la porosidad en la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio, anadiendose a cualquier porosidad presente en la pieza de trabajo como resultado de las operaciones de trabajo en caliente anteriores. Una operation de prensado isostatico en caliente posterior puede reducir o eliminar completamente la porosidad en la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio. Una operacion de prensado isostatico en caliente posterior tambien puede recristalizar simultaneamente la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio y/o proporcionar un recocido de alivio de tension a la pieza de trabajo.
Las aleaciones de nlquel-titanio exhiben un rapido endurecimiento por trabajo en frlo y, por lo tanto, los artlculos de aleacion de nlquel-titanio trabajados en frlo pueden recocerse despues de sucesivas operaciones de trabajo en frlo. Por ejemplo, un proceso para producir un producto de laminado de aleacion de nlquel-titanio puede comprender trabajar en frlo una pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio en una primera operacion de trabajo en frlo, recocer la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio trabajado en frlo, trabajar en frlo la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio recocido en una segunda operacion de trabajo en frlo, y prensado isostatico en caliente la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio trabajada dos veces en frlo. Despues de la segunda operacion de trabajo en frlo y antes de la operacion de prensado isostatico en caliente, la pieza de trabajo de aleacion de nlqueltitanio se puede someter a al menos una operacion de recocido adicional, y al menos a una operacion de trabajo en frlo adicional. El numero de ciclos sucesivos de recocido intermedio y trabajo en frlo entre una primera operacion de trabajo en frlo y una operacion de prensado isostatico en caliente se puede determinar por la cantidad de trabajo en frlo que se debe colocar en la pieza de trabajo y la velocidad de endurecimiento de la aleacion particular de la composition de nlquel-titanio. Los recocidos intermedios entre operaciones sucesivas de trabajo en frlo pueden realizarse en un horno que funciona a una temperatura en el intervalo de 700 °C a 900 °C o 750 °C a 850 °C. Los recocidos intermedios entre operaciones sucesivas de trabajo en frlo se pueden realizar durante al menos 20 segundos hasta 2 horas o mas, segun el tamano del material y el tipo de horno.
En diversas realizaciones, se pueden realizar operaciones de trabajo en caliente y/o trabajo en frlo para producir la forma macroestructural final de un producto de laminado de aleacion de nlquel-titanio, y se puede realizar una operacion de prensado isostatico en caliente posterior en la pieza de trabajo trabajada en frlo para producir la forma microestructural final del producto de laminado de aleacion de nlquel-titanio. A diferencia del uso del prensado isostatico en caliente para la consolidation y sinterizacion de polvos metalurgicos, el uso del prensado isostatico en caliente en los procesos descritos en esta memoria descriptiva no provoca un cambio dimensional macroscopico o de forma en la pieza de trabajo de aleacion de nlquel y titanio trabajada en frlo.
Si bien no pretende limitarse a la teorla, se cree que el trabajo en frlo es significativamente mas efectivo que el trabajo en caliente para romper y mover inclusiones no metalicas friables (es decir, duras y no ductiles) en aleaciones de nlquel-titanio, lo que disminuye los tamanos de las inclusiones no metalicas. Durante las operaciones de trabajo, la entrada de energla de deformation en el material de aleacion de nlquel-titanio hace que las inclusiones no metalicas mas grandes se fracturen en inclusiones mas pequenas que se separan en la direccion de la deformacion. Durante el trabajo en caliente a temperaturas elevadas, la tension de fluencia plastica del material de aleacion de nlquel-titanio es significativamente menor; por lo tanto, el material fluye mas facilmente alrededor de las inclusiones y no confiere tanta energla de tension a las inclusiones para causar fractura y movimiento. Sin embargo, durante el trabajo en caliente, el flujo plastico del material de aleacion en relation con las inclusiones todavla crea espacios vaclos entre las inclusiones y el material de aleacion de nlquel-titanio, aumentando as! la porosidad del material. Por otro lado, durante el trabajo en frlo, la tension de fluencia plastica del material de aleacion de nlqueltitanio es significativamente mayor y el material no fluye plasticamente alrededor de las inclusiones tan facilmente. Por lo tanto, se confiere significativamente mas energla de tension a las inclusiones para causar fractura y movimiento, lo que aumenta significativamente la tasa de inclusion fractura, movimiento, reduction de tamano y reduction de area, pero tambien aumenta la velocidad de formation de vaclos y porosidad. Sin embargo, como se ha descrito anteriormente, mientras se trabaja una aleacion de nlquel-titanio puede disminuir el tamano y la fraction de area de las inclusiones no metalicas, cuyo resultado neto puede ser aumentar el tamano total y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas combinadas con la porosidad.
Los inventores han encontrado que el prensado isostatico en caliente de una pieza de trabajo de aleacion de nlqueltitanio trabajada en caliente y/o en frlo cerrara efectivamente (es decir, "cura") la porosidad formada en la aleacion durante el trabajo en caliente y/o el trabajo en frlo. El prensado isostatico en caliente hace que el material de aleacion ceda plasticamente a escala microscopica y cierre los espacios vaclos que forman la porosidad interna en las aleaciones de nlquel-titanio. De esta manera, el prensado isostatico en caliente permite la micro-deformacion del material de aleacion de nlquel-titanio en los espacios vaclos. Ademas, debido a que las superficies internas de los vaclos de porosidad no se han expuesto a la atmosfera, se crea un enlace metalurgico cuando las superficies se juntan a partir de la presion de la operacion de HIP. Esto resulta en una disminucion del tamano y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas, que estan separadas por un material de aleacion de nlquel-titanio en lugar de espacios vaclos. Esto es particularmente ventajoso para la produccion de productos de laminado de aleacion de nlquel-titanio que cumplen con los requisitos de tamano y fraccion de area de la especificacion estandar ASTM F 2063-12, medida despues del trabajo en frlo, que establece llmites estrictos sobre el tamano agregado y la fraccion de area de inclusiones no metalicas contiguas y vaclos de porosidad (dimension de longitud maxima permitida de 39,0 micrometros (0,0015 pulgadas) y fraccion de area maxima del 2,8 %).
En diversas realizaciones, una operacion de prensado isostatico en caliente puede servir para multiples funciones. Por ejemplo, una operacion de prensado isostatico en caliente puede reducir o eliminar la porosidad en aleaciones de nlquel-titanio trabajadas en caliente y/o en frlo, y la operacion de prensado isostatico en caliente puede recocer simultaneamente la aleacion de nlquel-titanio, aliviando as! cualquier tension interna inducida por las operaciones de trabajo en frlo anteriores y, en algunas formas de realizacion, recristalizando la aleacion para lograr una estructura de grano deseada como, por ejemplo, un numero de tamano de grano ASTM (G) de 4 o mayor (medido de acuerdo con la norma ASTM E112- 12: Standard Test Methods for Determining Average Grain Size, que se incorpora por referencia en esta memoria descriptiva). En diversas realizaciones, despues del prensado isostatico en caliente, un producto de aleacion de nlquel-titanio puede someterse a una o mas operaciones de acabado que incluyen, entre otras, pelado, pulido, esmerilado sin centro, granallado, decapado, enderezado, dimensionado, rectificado, u otras operaciones de acondicionamiento de superficies.
En diversas realizaciones, los productos de laminado producidos por los procesos descritos en esta memoria descriptiva pueden comprender, por ejemplo, un tocho, una barra, una varilla, un tubo, una losa, una placa, una lamina, una lamina o un cable.
En diversas realizaciones, un material de entrada de nlquel y un material de entrada de titanio se pueden volver a fundir por arco al vaclo para producir un lingote de VAR de aleacion de nlquel-titanio que se trabaja en caliente y/o se trabaja en frlo y se prensa a presion isostatica en caliente de acuerdo con las realizaciones descritas en esta memoria. El material de entrada de nlquel puede comprender polvo de nlquel o nlquel electrolltico, por ejemplo, y el material de entrada de titanio puede seleccionarse del grupo que consiste en una esponja de titanio, cristales de titanio electrollticos, polvos de titanio y una barra de cristal de titanio reducida en yoduro. El material de entrada de nlquel y/o el material de entrada de titanio pueden comprender formas menos puras de nlquel o titanio elementales que se han refinado, por ejemplo, por fusion de haz de electrones antes de que el material de entrada de nlquel y el material de entrada de titanio se aleen para formar la aleacion de nlquel-titanio. Los elementos de aleacion ademas del nlquel y el titanio, si estan presentes, pueden anadirse utilizando materiales de entrada elementales conocidos en las tecnicas metalurgicas. El material de entrada de nlquel y el material de entrada de titanio (y cualquier otro material de entrada de aleacion intencional) pueden compactarse mecanicamente juntos para producir un electrodo de entrada para una operacion de VAR inicial.
La composition de la aleacion de nlquel-titanio cuasi equiatomica inicial se puede fundir con la mayor precision posible en una composicion predeterminada (como, por ejemplo, 50,8 por ciento atomico (aproximadamente 55,8 por ciento en peso) de nlquel, resto de titanio e impurezas residuales) incluyendo cantidades medidas del material de entrada de nlquel y el material de entrada de titanio en el electrodo de entrada para la operacion de VAR inicial. En diversas realizaciones, la precision de la composicion de aleacion de nlquel-titanio cuasi equiatomica inicial puede evaluarse midiendo una temperatura de transition del lingote de VAR, como, por ejemplo, midiendo al menos una de las As, Af, Ms, Mf, y Md de la aleacion.
Se ha observado que las temperaturas de transicion de las aleaciones de nlquel-titanio dependen en gran parte de la composicion qulmica de la aleacion. En particular, se ha observado que la cantidad de nlquel en solution en la fase NiTi de una aleacion de nlquel-titanio influira fuertemente en las temperaturas de transformation de la aleacion. Por ejemplo, la Ms de una aleacion de nlquel-titanio disminuira generalmente con el aumento de la concentration de nlquel en solucion solida en la fase de NiTi; mientras que la Ms de una aleacion de nlquel-titanio generalmente aumentara al disminuir la concentracion de nlquel en solucion solida en la fase de NiTi. Las temperaturas de transformacion de las aleaciones de nlquel-titanio estan bien caracterizadas para composiciones de aleaciones dadas. Como tal, se puede usar la medicion de la temperatura de transformacion y la comparacion del valor medido con el valor esperado correspondiente a la composicion qulmica objetivo de la aleacion, para determinar cualquier desviacion de la composicion qulmica objetivo de la aleacion.
Las temperaturas de transformacion de un lingote de VAR u otro producto de laminado intermedio o final se pueden medir, por ejemplo, utilizando calorimetrla de barrido diferencial (DSC) o un metodo de prueba termomecanica equivalente. En diversas realizaciones, la temperatura de transformation de un lingote de VAR de aleacion de nlquel-titanio cuasi equiatomico se puede medir segun la norma ASTM F2004-05: Standard Test Method for Transformation Temperature of Nickel-Titanium Alloys by Thermal Analysis. Las temperaturas de transformacion de un lingote de VAR u otro producto de laminado intermedio o final tambien se pueden medir, por ejemplo, usando la prueba de recuperation sin curvatura (BFR) segun la norma ASTM F2082-06: Standard Test Method for Determination of Transformation Temperature of Nickel-Titanium Shape Memory Alloys by Bend and Free Recovery.
Cuando una temperatura de transformacion medida se desvla de una especificacion predeterminada para la temperatura de transformacion esperada de la composition de aleacion objetivo, el lingote de VAR inicial puede volver a fundirse en una segunda operation de VAR con una adicion correctiva de un material de entrada de nlquel, un material de entrada de titanio, o una aleacion maestra de nlquel-titanio que tiene una temperatura de transition conocida. Se puede medir una temperatura de transformacion del segundo lingote de VAR de aleacion de nlqueltitanio resultante para determinar si la temperatura de transformacion cae dentro de la especificacion predeterminada para la temperatura de transformacion esperada de la composicion de aleacion objetivo. La especificacion predeterminada puede ser un intervalo de temperatura alrededor de la temperatura de transicion esperada de la composicion objetivo.
Si una temperatura de transicion medida de un segundo lingote de VAR de nlquel-titanio cae fuera de la especificacion predeterminada, el segundo lingote de VAR y, si es necesario, los lingotes de VAR subsiguientes, se pueden volver a fundir en operaciones de VAR sucesivas con adiciones correctas de aleacion hasta que la temperatura de transformacion medida caiga dentro de la especificacion predeterminada. Esta practica iterativa de fusion y aleacion permite un control exacto y preciso sobre la composicion de la aleacion de nlquel-titanio cuasi equiatomica y la temperatura de transformacion. En diversas realizaciones, la Af , As , y/o Ap se utilizan para volver a fundir y alear iterativamente una aleacion de nlquel-titanio cuasi equiatomica (la temperatura maxima de austenita (Ap) es la temperatura a la cual una aleacion de memoria de forma o superelastica de nlquel-titanio exhibe la tasa mas alta de transformacion de martensita a austenita, vease la norma ASTM F2005-05: Standard Terminology for Nickel-Titanium Shape Memory Alloys).
En diversas realizaciones, un material de entrada de titanio y un material de entrada de nlquel pueden fundirse por induction al vaclo para producir una aleacion de nlquel-titanio, y un lingote de la aleacion de nlquel-titanio puede moldearse a partir de la masa fundida VIM. El lingote fundido VlM puede ser prensado en caliente y/o trabajado en frlo y prensado isostatico en caliente de acuerdo con las realizaciones descritas en esta memoria descriptiva. El material de entrada de nlquel puede comprender polvo de nlquel o nlquel electrolltico, por ejemplo, y el material de entrada de titanio puede seleccionarse del grupo que consiste en una esponja de titanio, cristales de titanio electrollticos, polvos de titanio y una barra de cristal de titanio reducida en yoduro. El material de entrada de nlquel y el material de entrada de titanio se pueden cargar en un crisol VIM, fundir y fundir en un lingote de VIM inicial.
La composicion inicial de aleacion de nlquel-titanio cuasi equiatomica se puede fundir con la mayor precision posible en una composicion predeterminada (como, por ejemplo, 50,8 por ciento atomico (aproximadamente 55,8 por ciento en peso) de nlquel, titanio e impurezas residuales) incluyendo cantidades medidas del material de entrada de nlquel y el material de entrada de titanio en la carga al crisol VIM. En diversas realizaciones, la precision de la composicion de aleacion de nlquel-titanio cuasi equiatomica inicial puede evaluarse midiendo la temperatura de transicion del lingote de VIM u otro producto de laminado intermedio o final, como se ha descrito anteriormente en relation con la aleacion de nlquel-titanio preparada usando VAR. Si una temperatura de transicion medida cae fuera de una especificacion predeterminada, el lingote de VIM inicial y, si es necesario, los lingotes de VIM posteriores u otros productos de laminado intermedios o finales, pueden volver a fundirse en operaciones de VIM sucesivas con adiciones correctas de aleacion hasta que la temperatura de transformacion medida caiga dentro de la especificacion predeterminada.
En diversas realizaciones, se puede producir una aleacion de nlquel-titanio utilizando una combination de una o mas operaciones de VIM y una o mas operaciones de VAR. Por ejemplo, un lingote de aleacion de nlquel-titanio se puede preparar a partir de materiales de entrada de nlquel y materiales de entrada de titanio utilizando una operacion de VIM para preparar un lingote inicial, que luego se vuelve a fundir en una operacion de VAR. Tambien se puede usar una operacion de VAR agrupada en la que se usa una pluralidad de lingotes de VIM para construir un electrodo de VAR.
En diversas realizaciones, una aleacion de nlquel-titanio puede comprender del 45,0 por ciento atomico al 55,0 por ciento atomico de nlquel, el resto de titanio e impurezas residuales. La aleacion de nlquel-titanio puede comprender del 45,0 por ciento atomico al 56,0 por ciento atomico de nlquel o cualquier sub-intervalo incluido en el mismo, tal como, por ejemplo, del 49,0 por ciento atomico al 52,0 por ciento de nlquel. La aleacion de nlquel-titanio tambien puede comprender el 50,8 por ciento atomico de nlquel (±0,5, ±0,4, ±0,3, ±0,2, o ±0,1 por ciento atomico de nlquel), el resto de titanio e impurezas residuales. La aleacion de nlquel-titanio tambien puede comprender el 55,04 por ciento atomico de nlquel (±0,10, ±0,05, ±0,04, ±0,03, ±0,02, o ±0,01 por ciento atomico de nlquel), el resto de titanio e impurezas residuales.
En diversas realizaciones, una aleacion de nlquel-titanio puede comprender del 50,0 por ciento en peso al 60,0 por ciento en peso de nlquel, el resto de titanio e impurezas residuales. La aleacion de nlquel-titanio puede comprender del 50,0 por ciento en peso al 60,0 por ciento en peso de nlquel o cualquier sub-intervalo incluido en el mismo, tal como, por ejemplo, del 54,2 por ciento en peso al 57,0 por ciento en peso de nlquel. La aleacion de nlquel-titanio puede comprender el 55,8 por ciento en peso de nlquel (±0,5, ±0,4, ±0,3, ±0,2, o ±0,1 por ciento en peso de nlquel), el resto de titanio e impurezas residuales. La aleacion de nlquel-titanio puede comprender el 54,5 por ciento en peso de nlquel (±2, ±1, ±0,5, ±0,4, ±0,3, ±0,2, o ±0,1 por ciento en peso de nlquel), el resto de titanio e impurezas residuales.
Las diversas realizaciones descritas en esta memoria descriptiva tambien son aplicables a aleaciones de nlqueltitanio con memoria de forma o que comprenden al menos un elemento de aleacion ademas de nlquel y titanio, como por ejemplo, cobre, hierro, cobalto, niobio, cromo, hafnio, circonio, platino y/o paladio. En diversas realizaciones, una aleacion de nlquel-titanio con memoria de forma o superelastica puede comprender nlquel, titanio, impurezas residuales y del 1,0 por ciento atomico al 30,0 por ciento atomico de al menos otro elemento de aleacion, como, por ejemplo, cobre, hierro, cobalto, niobio, cromo, hafnio, circonio, platino y paladio. Por ejemplo, una aleacion de nlquel-titanio con memoria de forma o superelastica puede comprender nlquel, titanio, impurezas residuales y del 5,0 por ciento atomico al 30,0 por ciento atomico de hafnio, circonio, platino, paladio o una combinacion de cualquiera de ellos. En diversas realizaciones, una aleacion de nlquel-titanio con memoria de forma o superelastica puede comprender nlquel, titanio, impurezas residuales y del 1,0 por ciento atomico al 5,0 por ciento atomico de cobre, hierro, cobalto, niobio, cromo, o una combinacion de cualquiera de ellos.
Los ejemplos no limitantes y no exhaustivos que siguen estan destinados a describir con mayor detalle varias realizaciones no limitantes y no exhaustivas sin restringir el alcance de las realizaciones descritas en esta memoria descriptiva.
Ejemplos
Ejemplo 1:
Se corto una barra de aleacion de nlquel-titanio de 1,27 cm (0,5 pulgadas) de diametro en siete (7) muestras de barra. Las secciones se trataron respectivamente como se indica en la Tabla 1.
Tabla 1
Figure imgf000010_0002
Despues del tratamiento de presion isostatica en caliente, las muestras 2-7 se seccionaron longitudinalmente en la llnea central aproximada de las muestras para producir muestras para microscopla electronica de barrido (SEM). La muestra 1 se secciono longitudinalmente en el estado en que se recibio sin ningun tratamiento de prensado isostatico en caliente. El tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas contiguas y los vaclos de porosidad se midieron de acuerdo con la norma ASTM E1245-03 (2008) - Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysis. Las secciones transversales longitudinales completas se inspeccionaron utilizando SEM en modo de electrones de retrodispersion. Los campos del SEM que contenlan las tres regiones visibles mas grandes de inclusiones no metalicas contiguas y la porosidad se obtuvieron con un aumento de 500x para cada muestra seccionada. Se uso un software de analisis de imagenes para medir el tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas y la porosidad en cada una de las tres imagenes de SEM por muestra seccionada. Los resultados se presentan en las Tablas 2 y 3.
Figure imgf000010_0001
T l
Figure imgf000011_0001
Los resultados muestran que las operaciones de prensado isostatico en caliente generalmente disminuyeron los tamanos combinados y las fracciones de area de las inclusiones no metalicas y la porosidad. Las barras de aleacion de nlquel-titanio prensadas isostaticas en caliente generalmente cumplieron con los requisitos de la especificacion estandar ASTM F 2063-12 (dimension de longitud maxima permitida de 39,0 micrometros (0,0015 pulgadas) y fraccion de area maxima del 2,8 %). Una comparacion de las Figuras 4B-4G con la Figura 4A muestra que las operaciones de prensado isostatico en caliente disminuyeron y en algunos casos eliminaron la porosidad en las barras de aleacion de nlquel-titanio.
Ejemplo 2:
Se corto una barra de aleacion de nlquel-titanio de 1,27 cm (0,5 pulgadas) de diametro en siete (7) muestras de barra. Las muestras fueron tratadas respectivamente como se indica en la Tabla 4.
T l 4
Figure imgf000011_0004
Despues del tratamiento de presion isostatica en caliente, las muestras 2-7 se seccionaron longitudinalmente en la llnea central aproximada de las muestras para producir secciones para microscopla electronica de barrido (SEM). Las muestras 1 se seccionaron longitudinalmente en el estado en que se recibieron sin ningun tratamiento de prensado isostatico en caliente. El tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas contiguas y los vaclos de porosidad se midieron de acuerdo con la norma ASTM E1245-03 (2008) - Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic. Las secciones transversales longitudinales completas se inspeccionaron utilizando SEM en modo de electrones de retrodispersion. Los campos de SEM que contenlan las tres regiones visibles mas grandes de inclusiones no metalicas contiguas y la porosidad se obtuvieron con un aumento de 500x para cada muestra seccionada. Se uso un software de analisis de imagenes para medir el tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas y la porosidad en cada una de las tres imagenes de SEM por muestra seccionada. Los resultados se presentan en las Tablas 5 y 6.
T l
Figure imgf000011_0002
T l
Figure imgf000011_0003
Figure imgf000012_0001
Los resultados muestran que las operaciones de prensado isostatico en caliente generalmente disminuyeron los tamanos combinados y las fracciones de area de las inclusiones no metalicas y la porosidad. Las barras de aleacion de nlquel-titanio prensadas isostaticas en caliente generalmente cumplieron con los requisitos de la especificacion estandar ASTM F 2063-12 (dimension de longitud maxima permitida de 39,0 micrometros (0,0015 pulgadas) y fraccion de area maxima del 2,8 %). Una comparacion de las Figuras 5B-5G con la Figura 5A muestra que las operaciones de prensado isostatico en caliente disminuyeron y en algunos casos eliminaron la porosidad en las barras de aleacion de nlquel-titanio.
Ejemplo 3:
Se prenso isostaticamente en caliente una barra de aleacion de nlquel-titanio de 1,27 cm (0,5 pulgadas) de diametro durante 2 horas a 900 °C y 103,43 MPa (15.000 psi). La barra prensada isostatica caliente se secciono longitudinalmente para producir ocho (8) secciones de muestra longitudinales para microscopla electronica de barrido (SEM). El tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas contiguas y los vaclos de porosidad se midieron de acuerdo con la norma ASTM E1245-03 (2008) - Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic. Cada una de las ocho secciones transversales longitudinales se inspecciono utilizando SEM en modo de retrodispersion. Los campos de SEM que contenlan las tres regiones visibles mas grandes de inclusiones no metalicas contiguas y la porosidad se obtuvieron con un aumento de 500x para cada muestra seccionada. Se uso un software de analisis de imagenes para medir el tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas y la porosidad en cada una de las tres imagenes de SEM por seccion de muestra. Los resultados se presentan en la tabla 7.
T l 7
Figure imgf000012_0002
Los resultados muestran que las barras de aleacion de nlquel-titanio prensadas isostaticas en caliente generalmente cumpllan con los requisitos de la especificacion estandar ASTM F 2063-12 (dimension de longitud maxima permitida de 39,0 micrometros (0,0015 pulgadas) y fraccion de area maxima del 2,8 %). Un estudio de las Figuras 6A-6H muestra que las operaciones de prensado isostatico en caliente eliminaron la porosidad en las barras de aleacion de nlquel-titanio.
Ejemplo 4:
Dos (2) tochos de aleacion de nlquel-titanio de 10,16 cm (4,0 pulgadas) de diametro (Tocho A y Tocho B) se cortaron en dos (2) tochos mas pequenas para producir un total de cuatro (4) muestras de tocho: a 1, A2, B1 y B2. Las secciones se trataron respectivamente como se indica en la Tabla 8.
T l
Figure imgf000012_0003
Despues del tratamiento con presion isostatica en caliente, las muestras A2 y B2 se seccionaron longitudinalmente en la llnea central aproximada de las secciones para producir muestras para microscopla electronica de barrido (SEM). Las muestras A1 y B1 se seccionaron longitudinalmente en el estado en que se recibieron sin ningun tratamiento de prensado isostatico en caliente. El tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas contiguas y los vaclos de porosidad se midieron de acuerdo con la norma ASTM E1245-03 (2008) -Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic. Las secciones transversales longitudinales completas se inspeccionaron utilizando SEM en modo de electrones de retrodispersion. Los campos de SEM que contenlan las tres regiones visibles mas grandes de inclusiones no metalicas contiguas y la porosidad se obtuvieron con un aumento de 500x para cada muestra seccionada. Se uso un software de analisis de imagenes para medir el tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas y la porosidad en cada una de las tres imagenes de SEM por muestra seccionada. Los resultados se presentan en la Tabla 9.
T l
Figure imgf000013_0001
Los resultados muestran que las operaciones de prensado isostatico en caliente generalmente disminuyeron los tamanos combinados y las fracciones de area de las inclusiones no metalicas y la porosidad. Una comparacion de las Figuras 7A y 7C con Figuras 7B y 7D, respectivamente, muestra que las operaciones de prensado isostatico en caliente disminuyeron y en algunos casos eliminaron la porosidad en los lingotes de aleacion de nlquel-titanio.
Ejemplo 5:
Un lingote de aleacion de nlquel-titanio fue forjado en caliente, laminado en caliente y estirado en frlo para producir una barra de 1,35 cm (0,53 pulgadas) de diametro. La barra de aleacion de nlquel-titanio se prenso isostaticamente en caliente durante 2 horas a 900 °C y 103,43 MPa (15.000 psi). La barra prensada isostatica caliente se secciono longitudinalmente para producir cinco (5) secciones de muestra longitudinales para microscopla electronica de barrido (SEM). El tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas contiguas y los vaclos de porosidad se midieron de acuerdo con la norma ASTM E1245-03 (2008) - Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic. Cada una de las cinco secciones transversales longitudinales se inspecciono utilizando SEM en modo de retrodispersion. Los campos de SEM que contenlan las tres regiones visibles mas grandes de inclusiones no metalicas contiguas y la porosidad se obtuvieron a un aumento de 500x para cada seccion de muestra. Se uso un software de analisis de imagenes para medir el tamano maximo y la fraccion de area de las inclusiones no metalicas y la porosidad en cada una de las tres imagenes de SEM por seccion de muestra. Los resultados se presentan en la Tabla 10.
Tabla 10
Figure imgf000013_0002
Los resultados muestran que la barra de aleacion de nlquel-titanio prensada isostatica en caliente y estirada en frlo generalmente cumplla con los requisitos de la especificacion estandar ASTM F 2063-12 (dimension de longitud maxima permitida de 39,0 micrometres (0,0015 pulgadas) y fraccion de area maxima del 2,8 %). Un estudio de las Figuras 6A-6H muestra que las operaciones de prensado isostatico en caliente eliminaron la porosidad en las barras de aleacion de nlquel-titanio.
Esta memoria descriptiva se ha redactado con referencia a varias realizaciones no limitantes y no exhaustivas. Sin embargo, las personas con expertas en la tecnica reconoceran que se pueden realizar varias sustituciones, modificaciones o combinaciones de cualquiera de las realizaciones descritas (o partes de las mismas) dentro del alcance de esta memoria descriptiva. Por lo tanto, se contempla y entiende que esta memoria descriptiva admite realizaciones adicionales no expuestas expresamente en este documento. Dichas realizaciones pueden obtenerse, por ejemplo, combinando, modificando o reorganizando cualquiera de las etapas, componentes, elementos, rasgos, aspectos, caracterlsticas, limitaciones y similares divulgados, de las diversas realizaciones descritas no limitantes y no exhaustivas descritas en esta memoria descriptiva.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para la fabricacion de un producto de laminado de nlquel-titanio que comprende:
el trabajo en frlo de una pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio a una temperatura inferior a 500 °C, en donde la pieza de trabajo es un lingote fundido, o un tocho, una barra, una varilla, un cable, un tubo, una losa, una placa, una hoja, una lamina u otra forma de producto de laminacion formado de una aleacion de nlqueltitanio fundido; y
el prensado isostatico en caliente de la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio trabajada en frlo, en donde la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio incluye al menos el 35 por ciento en peso de titanio y al menos el 45 por ciento en peso de nlquel.
2. El proceso de la reivindicacion 1, que comprende:
el trabajo en frlo de la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio en una primera operation de trabajo en frlo a temperatura ambiente;
el recocido de la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio trabajada en frlo;
el trabajo en frlo de la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio en una segunda operacion de trabajo en frlo a temperatura ambiente; y
el prensado isostatico en caliente de la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio trabajada en frlo dos veces.
3. El proceso de la reivindicacion 2, que comprende ademas, despues de la segunda operacion de trabajo en frlo y antes del prensado isostatico en caliente, someter la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio a:
al menos una operacion adicional de recocido intermedio; y
al menos una operacion de trabajo en frlo adicional a temperatura ambiente.
4. El proceso de la reivindicacion 2 o la reivindicacion 3, en el que la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio se recuece a una temperatura en el intervalo de 700 °C a 900 °C.
5. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio se trabaja en frlo a una temperatura inferior a 100 °C.
6. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio se trabaja en frlo a temperatura ambiente.
7. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el trabajo en frlo comprende al menos una tecnica de trabajo en frlo seleccionada del grupo que consiste en forja, desbaste, estirado, laminado, extrusion, formation de virutas, balanceo, estampado, marcado, acunado y combinaciones de cualquiera de ellos.
8. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el trabajo en frlo comprende estirado en frlo.
9. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio se prensa isostaticamente en caliente (HIP) en un horno HIP que funciona a una temperatura en el intervalo de 700 °C a 1000 °C y una presion en el intervalo de 20,69 MPa (3000 psi) a 344,75 MPa (50.000 psi).
10. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio se prensa isostaticamente en caliente (HIP) en un horno HIP que funciona a una temperatura en el intervalo de 800 °C a 1000 °C y una presion en el intervalo de 51,71 MPa (7500 psi) a 137,9 MPa (20.000 psi).
11. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio se prensa isostaticamente en caliente (HIP) en un horno HIP que funciona a una temperatura en el intervalo de 800 °C a 950 °C y una presion en el intervalo de 68,95 MPa (10.000 psi) a 117,22 MPa (17.000 psi).
12. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio se prensa isostaticamente en caliente (HIP) en un horno HIP que funciona a una temperatura en el intervalo de 850 °C a 900 °C y una presion en el intervalo de 82,74 MPa (12.000 psi) a 103,43 MPa (15.000 psi).
13. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que la pieza de trabajo de aleacion de nlqueltitanio se prensa isostaticamente en caliente (HIP) durante al menos 2,0 horas en un horno HIP que funciona a una temperatura en el intervalo de 800 °C a 1000 °C y una presion en el intervalo de 51,71 MPa (7500 psi) a 137,9 MPa (20.000 psi).
14. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que ademas comprende el trabajo en caliente de la pieza de trabajo de aleacion de nlquel-titanio a una temperatura inicial de la pieza de trabajo superior o igual a 500 °C antes del trabajo en frlo.
15. El proceso de la reivindicacion 14, en el que el trabajo en caliente se realiza a una temperatura inicial de la pieza de trabajo en el intervalo de 600 °C a 900 °C.
16. El proceso de la reivindicacion 14 o la reivindicacion 15, en el que el trabajo en caliente comprende:
forjado en caliente de un lingote de aleacion de nlquel-titanio a una temperatura superior o igual a 500 °C para producir un tocho de aleacion de nlquel-titanio; y
laminado en caliente del tocho de aleacion de nlquel-titanio a una temperatura superior o igual a 500 °C.
17. El proceso de la reivindicacion 16, en el que el forjado en caliente y el laminado en caliente se realizan independientemente a una temperatura inicial de la pieza de trabajo en el intervalo de 600 °C a 900 °C.
18. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el proceso produce un producto de laminado seleccionado del grupo que consiste en un tocho, una barra, una varilla, un cable, un tubo, una losa, una placa y una lamina.
ES14766554T 2013-03-15 2014-02-27 Procesamiento termomecánico de aleaciones de níquel-titanio Active ES2714095T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/843,748 US9279171B2 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Thermo-mechanical processing of nickel-titanium alloys
PCT/US2014/018846 WO2014189580A2 (en) 2013-03-15 2014-02-27 Thermo-mechanical processing of nickel-titanium alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2714095T3 true ES2714095T3 (es) 2019-05-27

Family

ID=51522090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14766554T Active ES2714095T3 (es) 2013-03-15 2014-02-27 Procesamiento termomecánico de aleaciones de níquel-titanio

Country Status (19)

Country Link
US (2) US9279171B2 (es)
EP (1) EP2971202B1 (es)
JP (2) JP6208320B2 (es)
KR (1) KR102054539B1 (es)
CN (2) CN107761026A (es)
AU (3) AU2014269061B2 (es)
BR (1) BR112015009882B1 (es)
CA (2) CA3077938C (es)
CR (1) CR20150168A (es)
ES (1) ES2714095T3 (es)
HK (2) HK1210503A1 (es)
IL (1) IL237934B (es)
MX (1) MX370054B (es)
NZ (1) NZ706103A (es)
RU (2) RU2720276C2 (es)
SG (1) SG11201506046RA (es)
TW (2) TWI619816B (es)
WO (1) WO2014189580A2 (es)
ZA (1) ZA201501993B (es)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8475711B2 (en) 2010-08-12 2013-07-02 Ati Properties, Inc. Processing of nickel-titanium alloys
US9279171B2 (en) 2013-03-15 2016-03-08 Ati Properties, Inc. Thermo-mechanical processing of nickel-titanium alloys
US10557182B2 (en) * 2013-06-14 2020-02-11 The Texas A&M University System Systems and methods for tailoring coefficients of thermal expansion between extreme positive and extreme negative values
WO2016012236A1 (en) * 2014-07-24 2016-01-28 Nv Bekaert Sa High fatigue resistant wire
ES2869385T3 (es) 2015-03-24 2021-10-25 Quintus Technologies Ab Método y disposición para procesar artículos
RU2640117C1 (ru) * 2016-12-26 2017-12-26 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Способ повышения плотности сложнопрофильных изделий из интерметаллидных сплавов на основе никеля, полученных аддитивными технологиями
JP2019099852A (ja) * 2017-11-30 2019-06-24 株式会社古河テクノマテリアル NiTi系合金材料、NiTi系合金の製造方法、NiTi系合金材料からなる線材または管材、およびその製造方法
CN110716610A (zh) * 2018-07-11 2020-01-21 富智康精密电子(廊坊)有限公司 壳体及其制备方法
CN109518103B (zh) * 2018-12-28 2020-11-03 武汉大学 一种提高镍钛合金制冷能效比、寿命和温度稳定性的方法
CN110373620B (zh) * 2019-09-03 2020-11-03 钢铁研究总院 一种改善高γ′相体积分数镍基沉淀强化型高温合金热加工性能的方法
CN110743933B (zh) * 2019-10-29 2020-11-27 西北有色金属研究院 一种医用钴基合金小微管材的热加工方法
CN111020429B (zh) * 2019-12-14 2021-08-24 舞阳钢铁有限责任公司 一种锭成材大厚度超宽ta1钛板的热处理方法
CN111593231B (zh) * 2020-05-09 2021-08-20 中国科学院金属研究所 一种高纯NiTi合金丝材的制备方法
KR102668835B1 (ko) * 2020-11-25 2024-05-24 주식회사 티니코 Ti-Ni-Ag 형상기억합금 와이어 및 그 제조방법
CN112981181B (zh) * 2021-02-10 2022-04-15 北京理工大学 一种大尺寸高性能镍钨合金棒材的制备方法
KR102571762B1 (ko) * 2021-06-18 2023-08-25 조선대학교 산학협력단 치과용 파일
RU2771342C1 (ru) * 2021-08-31 2022-04-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Способ получения длинномерных полуфабрикатов из сплавов TiNiHf с высокотемпературным эффектом памяти формы
CN114657487B (zh) * 2022-03-29 2022-08-26 西北有色金属研究院 一种镍钛合金齿轮的制备方法
CN115896543B (zh) * 2022-10-30 2024-03-01 西北工业大学 一种高温耐磨的镍钛合金及制备方法
CN115896502A (zh) * 2023-03-14 2023-04-04 北京时代蔽连科技有限公司 一种高纯净度镍钛合金材料的制备方法

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2957228A (en) * 1957-12-27 1960-10-25 Gen Electric Method of fabricating stator vanes
US4261412A (en) 1979-05-14 1981-04-14 Special Metals Corporation Fine grain casting method
US4283233A (en) 1980-03-07 1981-08-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of modifying the transition temperature range of TiNi base shape memory alloys
JPS58151445A (ja) 1982-02-27 1983-09-08 Tohoku Metal Ind Ltd 可逆形状記憶効果を有するチタンニツケル合金およびその製造方法
US4654092A (en) 1983-11-15 1987-03-31 Raychem Corporation Nickel-titanium-base shape-memory alloy composite structure
US4533411A (en) 1983-11-15 1985-08-06 Raychem Corporation Method of processing nickel-titanium-base shape-memory alloys and structure
US4631094A (en) 1984-11-06 1986-12-23 Raychem Corporation Method of processing a nickel/titanium-based shape memory alloy and article produced therefrom
US4770725A (en) 1984-11-06 1988-09-13 Raychem Corporation Nickel/titanium/niobium shape memory alloy & article
JPS62188735A (ja) * 1986-02-14 1987-08-18 Kanto Denka Kogyo Kk TiNi系合金線材又は板材の製造法
US4769087A (en) * 1986-06-02 1988-09-06 United Technologies Corporation Nickel base superalloy articles and method for making
CH672450A5 (es) * 1987-05-13 1989-11-30 Bbc Brown Boveri & Cie
SU1431353A1 (ru) 1987-10-31 1995-06-09 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Способ термической обработки сплавов на основе никелида титана
US4808225A (en) 1988-01-21 1989-02-28 Special Metals Corporation Method for producing an alloy product of improved ductility from metal powder
US5090022A (en) 1990-05-21 1992-02-18 Inductotherm Corp. Cold crucible induction furnace
SU1759946A1 (ru) * 1990-06-04 1992-09-07 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Способ изготовлени полуфабрикатов из сплавов на основе никелида титана
JP3287031B2 (ja) 1991-10-16 2002-05-27 神鋼電機株式会社 コールドウォール誘導溶解ルツボ炉
US5160532A (en) 1991-10-21 1992-11-03 General Electric Company Direct processing of electroslag refined metal
US5348566A (en) 1992-11-02 1994-09-20 General Electric Company Method and apparatus for flow control in electroslag refining process
JPH09511281A (ja) 1994-03-31 1997-11-11 エー. ベッセリンク,ペトルス Ni−Ti−Nb合金の処理方法と該合金から作られた物品
US5624508A (en) 1995-05-02 1997-04-29 Flomenblit; Josef Manufacture of a two-way shape memory alloy and device
US5882444A (en) 1995-05-02 1999-03-16 Litana Ltd. Manufacture of two-way shape memory devices
JP2899682B2 (ja) 1996-03-22 1999-06-02 科学技術庁金属材料技術研究所長 Ti−Ni系形状記憶合金とその製造方法
US5843244A (en) 1996-06-13 1998-12-01 Nitinol Devices And Components Shape memory alloy treatment
CN1170834A (zh) 1996-07-16 1998-01-21 中国科学院固体物理研究所 具有反常记忆效应钛镍弹簧及制备
FR2758338B1 (fr) 1997-01-16 1999-04-09 Memometal Ind Procede de fabrication d'une piece superelastique en alliage de nickel et de titane
US6024847A (en) 1997-04-30 2000-02-15 The Alta Group, Inc. Apparatus for producing titanium crystal and titanium
US6106642A (en) 1998-02-19 2000-08-22 Boston Scientific Limited Process for the improved ductility of nitinol
US6149742A (en) 1998-05-26 2000-11-21 Lockheed Martin Corporation Process for conditioning shape memory alloys
AU6786800A (en) 1999-08-19 2001-03-13 Nitinol Technologies, Inc. Nitinol ball bearing element and process for making
US6772961B2 (en) 2000-06-16 2004-08-10 Ati Properties, Inc. Methods and apparatus for spray forming, atomization and heat transfer
JP3782289B2 (ja) 2000-07-06 2006-06-07 トキコーポレーション株式会社 形状記憶合金の処理方法および形状記憶合金
RU2162900C1 (ru) * 2000-07-20 2001-02-10 Закрытое акционерное общество Промышленный центр "МАТЭКС" Способ получения прутков и способ получения проволоки из сплавов системы никель-титан с эффектом памяти формы и способ получения этих сплавов
JP3560907B2 (ja) * 2000-09-05 2004-09-02 株式会社古河テクノマテリアル NiTi系合金ワイヤ、その製造方法および前記NiTi系合金ワイヤを用いたカテーテル用ガイドワイヤ
US6548013B2 (en) 2001-01-24 2003-04-15 Scimed Life Systems, Inc. Processing of particulate Ni-Ti alloy to achieve desired shape and properties
US6416564B1 (en) 2001-03-08 2002-07-09 Ati Properties, Inc. Method for producing large diameter ingots of nickel base alloys
US7192496B2 (en) 2003-05-01 2007-03-20 Ati Properties, Inc. Methods of processing nickel-titanium alloys
RU2266973C1 (ru) * 2004-06-07 2005-12-27 Уфимский государственный авиационный технический университет Способ получения ультрамелкозернистых сплавов титан-никель с эффектом памяти формы
US7578960B2 (en) 2005-09-22 2009-08-25 Ati Properties, Inc. Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys
US7803212B2 (en) 2005-09-22 2010-09-28 Ati Properties, Inc. Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys
CN100460544C (zh) 2005-09-29 2009-02-11 郑州大学 一种变形铝-锰系合金及其制备方法
CN100351410C (zh) * 2005-10-19 2007-11-28 哈尔滨工业大学 用于低频减振的TiNi合金板簧的制备方法
JP5278987B2 (ja) 2007-07-04 2013-09-04 Necトーキン株式会社 メガネフレームの製造方法
DE102007047523B3 (de) 2007-10-04 2009-01-22 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Herstellung von Halbzeuge aus NiTi-Formgedächtnislegierungen
GB2475340B (en) 2009-11-17 2013-03-27 Univ Limerick Nickel-titanium alloy and method of processing the alloy
US8475711B2 (en) 2010-08-12 2013-07-02 Ati Properties, Inc. Processing of nickel-titanium alloys
US9279171B2 (en) 2013-03-15 2016-03-08 Ati Properties, Inc. Thermo-mechanical processing of nickel-titanium alloys

Also Published As

Publication number Publication date
BR112015009882A2 (pt) 2017-07-11
NZ706103A (en) 2020-01-31
EP2971202A2 (en) 2016-01-20
CA2884552C (en) 2020-06-09
RU2720276C2 (ru) 2020-04-28
TW201504449A (zh) 2015-02-01
WO2014189580A9 (en) 2015-02-12
IL237934B (en) 2018-10-31
AU2019222883B2 (en) 2019-12-05
KR102054539B1 (ko) 2019-12-10
HK1210503A1 (zh) 2016-04-22
AU2014269061A1 (en) 2015-04-16
RU2017122087A3 (es) 2020-02-17
SG11201506046RA (en) 2015-10-29
CN107761026A (zh) 2018-03-06
WO2014189580A3 (en) 2015-01-08
CN104662185A (zh) 2015-05-27
JP2018031071A (ja) 2018-03-01
AU2017202054A1 (en) 2017-04-20
CA3077938C (en) 2021-12-14
ZA201501993B (en) 2022-05-25
AU2019222883A1 (en) 2019-09-19
MX2015003057A (es) 2015-07-14
US20140261912A1 (en) 2014-09-18
KR20150130959A (ko) 2015-11-24
TWI589704B (zh) 2017-07-01
BR112015009882B1 (pt) 2019-10-22
JP6208320B2 (ja) 2017-10-04
BR112015009882A8 (pt) 2017-10-03
US10184164B2 (en) 2019-01-22
RU2015109740A (ru) 2017-04-24
WO2014189580A2 (en) 2014-11-27
AU2017202054B2 (en) 2019-06-27
RU2017122087A (ru) 2019-01-29
HK1245357A1 (zh) 2018-08-24
EP2971202B1 (en) 2018-12-19
TW201718895A (zh) 2017-06-01
US20160177431A1 (en) 2016-06-23
US9279171B2 (en) 2016-03-08
TWI619816B (zh) 2018-04-01
MX370054B (es) 2019-11-29
JP2016512287A (ja) 2016-04-25
CA3077938A1 (en) 2014-11-27
CA2884552A1 (en) 2014-11-27
AU2014269061B2 (en) 2017-05-18
RU2627092C2 (ru) 2017-08-03
CR20150168A (es) 2015-05-13
JP6622761B2 (ja) 2019-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2714095T3 (es) Procesamiento termomecánico de aleaciones de níquel-titanio
Fan et al. Influences of transformation behavior and precipitates on the deformation behavior of Ni-rich NiTi alloys
Ijaz et al. Superelastic properties of biomedical (Ti–Zr)–Mo–Sn alloys
JP2016512287A5 (es)
ES2982521T3 (es) Una aleación de titanio en fase beta y wolframio
Yang et al. Martensitic transformation and shape memory behavior of Ti-V-Al-Fe lightweight shape memory alloys
Yuan et al. Effect of directional solidification and porosity upon the superelasticity of Cu–Al–Ni shape-memory alloys
Yu et al. Shape memory behavior of Ti–20Zr–10Nb–5Al alloy subjected to annealing treatment
Pellizzari et al. Ageing behavior of Beta-Ti21S produced by laser powder bed fusion
Li et al. Effect of annealing temperature on microstructure and mechanical properties of a Ti–18Zr–12.5 Nb–2Sn (at.%) alloy
Zhang et al. Microstructure and superelasticity of a biomedical β-type titanium alloy under various processing routes
Lekston et al. The structure and properties formation of the NiTi shape memory rods after hot rotary forging
Emanuelli et al. Heat treatment of a Beta-Ti21S alloy produced by additive manufacturing
Tabish et al. Experimental Study of Ti-Ni-Nb Novel Shape Memory Alloys
Popa et al. Some structural effects related to the abnormal grain growth in FeMnAlNi shape memory alloys