JP6622761B2 - ニッケル−チタン合金の熱機械処理 - Google Patents
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Description
ニッケル−チタン合金はまた、55.04原子パーセントのニッケル(±0.10、±0.05、±0.04、±0.03、±0.02、または±0.01原子パーセントのニッケル)、残部チタン、および残留不純物を含むことができる。
直径0.5インチのニッケル−チタン合金棒を7つ(7)の棒試料に切断した。表1に示されるように、これらの区分をそれぞれ処理した。
直径0.5インチのニッケル−チタン合金棒を7つ(7)の棒試料に切断した。表4に示されるように、試料をそれぞれ処理した。
直径0.5インチのニッケル−チタン合金棒を2時間、900℃および15,000psiで熱間等方圧加圧した。熱間等方圧加圧された棒を長手方向に区分して、走査電子顕微鏡法(SEM)のために8つ(8)の長手方向の試料区分を生成した。隣接非金属介在物および気孔空隙の最大寸法および面積率をASTM E1245−03 (2008)−Standard Practice for Determining the Inclusion or Second−Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysisに従って測定した。後方散乱電子モードでSEMを用いて8つの長手方向の断面の各々を検査した。隣接非金属介在物および気孔の3つの最大可視領域を含むSEM視野を各試料区分に対して500倍率で撮像した。画像解析ソフトウェアを使用して、試料区分ごとに3つのSEM画像の各々において非金属介在物および気孔の最大寸法および面積率を測定した。この結果を表7に示す。
2つ(2)の直径4.0インチのニッケル−チタン合金ビレット(ビレットAおよびビレットB)を2つ(2)のより小さいビレットに各々切断して、合計4つ(4)のビレット試料、A1、A2、B1、およびB2を生成した。表8に示されるように、これらの区分をそれぞれ処理した。
ニッケル−チタン合金インゴットを熱間鍛造し、熱間圧延し、冷間引抜きして、直径0.53インチの棒を生成した。ニッケル−チタン合金棒を2時間、900℃および15,000psiで熱間等方圧加圧した。熱間等方圧加圧された棒を長手方向に区分して、走査電子顕微鏡法(SEM)のために5つ(5)の長手方向の試料区分を生成した。隣接非金属介在物および気孔空隙の最大寸法および面積率をASTM E1245−03(2008)−Standard Practice for Determining the Inclusion or Second−Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysisに従って測定した。後方散乱電子モードでSEMを用いて5つの長手方向の断面の各々を検査した。隣接非金属介在物および気孔の3つの最大可視領域を含むSEM視野を各試料区分に対して500倍率で撮像した。画像解析ソフトウェアを使用して、試料区分ごとに3つのSEM画像の各々において非金属介在物および気孔の最大寸法および面積率を測定した。この結果を表10に示す。
本発明は、以下の態様を含む。
[1]
ニッケル−チタン工場生産品の生産のためのプロセスであって、
ニッケル−チタン合金インゴットを、500℃以上の温度で熱間鍛造して、ニッケル−チタン合金ビレットを生成することと、
前記ニッケル−チタン合金ビレットを、500℃以上の温度で熱間棒圧延して、ニッケル−チタン合金加工物を生成することと、
前記ニッケル−チタン合金加工物を、500℃未満の温度で冷間引抜きして、ニッケル−チタン合金棒を生成することと、
前記冷間加工されたニッケル−チタン合金棒を少なくとも0.25時間、700℃〜1000℃の範囲の温度および3,000psi〜50,000psiの範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧することと、を含む、プロセス。
[2]
前記ニッケル−チタン合金加工物は、少なくとも1.0時間、800℃〜950℃の範囲の温度および10,000psi〜17,000psiの範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、[1]に記載のプロセス。
[3]
前記熱間鍛造および前記熱間棒圧延は、600℃〜900℃の範囲の初期加工物温度で独立して実施される、[1]に記載のプロセス。
[4]
前記ニッケル−チタン合金加工物は、周囲温度で冷間引抜きされる、[1]に記載のプロセス。
[5]
前記プロセスは、ASTM F 2063−12の寸法および面積率要件を満たす棒状工場生産品を生産する、[1]に記載のプロセス。
[6]
ニッケル−チタン工場生産品の生産のためのプロセスであって、
ニッケル−チタン合金加工物を、500℃以上の温度で熱間加工することと、
前記熱間加工されたニッケル−チタン合金加工物を、500℃未満の温度で冷間加工することと、
前記冷間加工されたニッケル−チタン合金加工物を少なくとも0.25時間、700℃〜1000℃の範囲の温度および3,000psi〜50,000psiの範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧することと、を含む、プロセス。
[7]
前記ニッケル−チタン合金加工物は、少なくとも1.0時間、800℃〜950℃の範囲の温度および10,000psi〜17,000psiの範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、[6]に記載のプロセス。
[8]
前記熱間加工は、600℃〜900℃の範囲の初期加工物温度で実施される、[6]に記載のプロセス。
[9]
前記ニッケル−チタン合金加工物は、周囲温度で冷間加工される、[6]に記載のプロセス。
[10]
前記プロセスは、ASTM F 2063−12の寸法および面積率要件を満たす棒状工場生産品を生産する、[6]に記載のプロセス。
[11]
ニッケル−チタン工場生産品の生産のためのプロセスであって、
ニッケル−チタン合金加工物を、500℃未満の温度で冷間加工することと、
前記冷間加工されたニッケル−チタン合金加工物を熱間等方圧加圧することと、を含む、プロセス。
[12]
前記ニッケル−チタン合金加工物は、100℃未満の温度で冷間加工される、[11]に記載のプロセス。
[13]
前記ニッケル−チタン合金加工物は、周囲温度で冷間加工される、[11]に記載のプロセス。
[14]
前記冷間加工は、鍛造、据込み、引抜き、圧延、押出し、ピルガリング、搖動、スウェージング、圧造、コイニング、および任意のこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの冷間加工技術を含む、[11]に記載のプロセス。
[15]
前記ニッケル−チタン合金加工物を周囲温度で第1の冷間加工作業中に冷間加工することと、
前記冷間加工されたニッケル−チタン合金加工物を焼なましすることと、
前記ニッケル−チタン合金加工物を周囲温度で第2の冷間加工作業中に冷間加工することと、
前記2回冷間加工されたニッケル−チタン合金加工物を熱間等方圧加圧することと、を含む、[11]に記載のプロセス。
[16]
前記第2の冷間加工作業後および前記熱間等方圧加圧前に、前記ニッケル−チタン合金加工物を、
少なくとも1つの追加の中間焼なまし作業、および
周囲温度での少なくとも1つの追加の冷間加工作業に、供することをさらに含む、[15]に記載のプロセス。
[17]
前部ニッケル−チタン合金加工物は、700℃〜900℃の範囲の温度で焼なましされる、[15]に記載のプロセス。
[18]
前部ニッケル−チタン合金加工物は、少なくとも20秒の炉内時間、焼なましされる、[15]に記載のプロセス。
[19]
前部ニッケル−チタン合金加工物は、少なくとも0.25時間、700℃〜1000℃の範囲の温度および3,000psi〜50,000psiの範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、[11]に記載のプロセス。
[20]
前部ニッケル−チタン合金加工物は、800℃〜1000℃の範囲の温度および7,500psi〜20,000psiの範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、[11]に記載のプロセス。
[21]
前部ニッケル−チタン合金加工物は、800℃〜950℃の範囲の温度および10,000psi〜17,000psiの範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、[11]に記載のプロセス。
[22]
前部ニッケル−チタン合金加工物は、850℃〜900℃の範囲の温度および12,000psi〜15,000psiの範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、[11]に記載のプロセス。
[23]
前部ニッケル−チタン合金加工物は、少なくとも2.0時間、800℃〜1000℃の範囲の温度および7,500psi〜20,000psiの範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、[11]に記載のプロセス。
[24]
前部冷間加工前に前記ニッケル−チタン合金加工物を熱間加工することをさらに含む、[11]に記載のプロセス。
[25]
前記熱間加工は、600℃〜900℃の範囲の初期加工物温度で実施される、[24]に記載のプロセス。
[26]
前記プロセスは、ビレット、棒、ロッド、ワイヤ、管、スラブ、プレート、およびシートからなる群から選択される工場生産品を生産する、[11]に記載のプロセス。
[27]
前記冷間加工は、前記ニッケル−チタン合金加工物内の非金属介在物の寸法および面積率を減少させ、
前記熱間等方圧加圧は、前記ニッケル−チタン合金加工物内の気孔率を減少させる、[11]に記載のプロセス。
[28]
前記プロセスは、ASTM F 2063−12の寸法および面積率要件を満たす工場生産品を生産する、[1]に記載のプロセス。
Claims (19)
- ニッケル−チタン工場生産品の生産のためのプロセスであって、
500℃以上の初期加工物温度でニッケル−チタン合金加工物を熱間加工すること、ここで、前記ニッケル−チタン合金が、45.0原子パーセント〜55.0原子パーセントのニッケル、残部のチタンおよび残留不純物からなる;
前記熱間加工に続いて、前記ニッケル−チタン合金加工物を、500℃未満の温度で冷間加工すること;および
前記冷間加工されたニッケル−チタン合金加工物を熱間等方圧加圧すること
を含む、プロセス。 - 前記ニッケル−チタン合金加工物は、100℃未満の温度で冷間加工される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ニッケル−チタン合金加工物は、周囲温度で冷間加工される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記冷間加工は、鍛造、据込み、引抜き、圧延、押出し、ピルガリング、搖動、スウェージング、圧造、コイニング、および任意のこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの冷間加工技術を含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記冷間加工は、冷間引抜きを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 500℃以上の初期加工物温度で前記ニッケル−チタン合金加工物を熱間加工すること;
前記熱間加工に続いて、前記ニッケル−チタン合金加工物を周囲温度で第1の冷間加工作業中に冷間加工すること;
前記冷間加工されたニッケル−チタン合金加工物を焼なましすること;
前記ニッケル−チタン合金加工物を周囲温度で第2の冷間加工作業中に冷間加工すること;および
前記2回冷間加工されたニッケル−チタン合金加工物を熱間等方圧加圧すること
を含む、請求項1に記載のプロセス。 - 前記第2の冷間加工作業後および前記熱間等方圧加圧前に、前記ニッケル−チタン合金加工物を、
少なくとも1つの追加の中間焼なまし作業;および
周囲温度での少なくとも1つの追加の冷間加工作業
に供することをさらに含む、請求項6に記載のプロセス。 - 前記ニッケル−チタン合金加工物は、700℃〜900℃の範囲の温度で焼なましされる、請求項6に記載のプロセス。
- 前記ニッケル−チタン合金加工物は、700℃〜1000℃の範囲の温度および20.7MPa〜344.7MPa(3,000psi〜50,000psi)の範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ニッケル−チタン合金加工物は、800℃〜1000℃の範囲の温度および51.7MPa〜137.9MPa(7,500psi〜20,000psi)の範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ニッケル−チタン合金加工物は、800℃〜950℃の範囲の温度および68.9MPa〜117.2MPa(10,000psi〜17,000psi)の範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ニッケル−チタン合金加工物は、850℃〜900℃の範囲の温度および82.7MPa〜103.4MPa(12,000psi〜15,000psi)の範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ニッケル−チタン合金加工物は、少なくとも2.0時間、800℃〜1000℃の範囲の温度および51.7MPa〜137.9MPa(7,500psi〜20,000psi)の範囲の圧力で稼動するHIP炉内で熱間等方圧加圧(HIP)される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記熱間加工は、600℃〜900℃の範囲の初期加工物温度で実施される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記熱間加工は、
ニッケル−チタン合金インゴットを、500℃以上の温度で熱間鍛造して、ニッケル−チタン合金ビレットを生成すること;および
前記ニッケル−チタン合金ビレットを、500℃以上の温度で熱間棒圧延すること
を含む、請求項1に記載のプロセス。 - 前記熱間鍛造および前記熱間棒圧延は、600℃〜900℃の範囲の初期加工物温度で独立して実施される、請求項15に記載のプロセス。
- 前記プロセスは、ビレット、棒、ロッド、ワイヤ、管、スラブ、プレート、およびシートからなる群から選択される工場生産品を生産する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記冷間加工は、前記ニッケル−チタン合金加工物内の非金属介在物の寸法および面積率を減少させ;および
前記熱間等方圧加圧は、前記ニッケル−チタン合金加工物内の気孔率を減少させる、
請求項1に記載のプロセス。 - 前記プロセスは、ASTM F 2063−12の寸法および面積率要件を満たす工場生産品を生産する、請求項1に記載のプロセス。
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