[發(fā)明專利]一種高塑性TiNi51合金絲材的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310151230.3
• 申請(qǐng)日: 2013-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN103243240A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛江虹;曹繼敏;楊華斌;牛中杰;雷亞軍;薛颯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安賽特金屬材料開發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): C22C19/03
• 分類號(hào): C22C19/03;C22C1/02;C22F1/10
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈦鎳絲材的制備方法，特別是一種高塑性鈦鎳形狀記憶合金Ti-Ni51at％絲材的制備方法。

背景技術(shù)

鈦鎳基形狀記憶合金是20世紀(jì)六十年代興起的一種具有形狀記憶、超彈性和高阻尼三大特性的新型金屬功能材料，同時(shí)還具有優(yōu)良的生物相容性，應(yīng)用已遍及電子、機(jī)械、宇航、能源、醫(yī)療衛(wèi)生及生活日用品等領(lǐng)域。

等原子比Ti-Ni合金材料的主要應(yīng)用特點(diǎn)是超彈性和形狀記憶效應(yīng)，包括合金相變點(diǎn)、恢復(fù)應(yīng)力和恢復(fù)率等參數(shù)，化學(xué)成分是影響合金性能的最敏感因素。當(dāng)Ni含量小于50.5at％時(shí)，Ti-Ni合金的超彈性性能較差；Ni含量越高，超彈性性能越好，但Ni含量達(dá)到51at％時(shí)，合金會(huì)變脆。

從Ti-Ni二元合金相圖分析，由于TiNi的均相區(qū)上寬下窄，隨著溫度的降低，會(huì)析出脆性相Ti₂Ni、TiNi₃等。Ti-Ni51at％合金中Ni含量較多，析出脆性相會(huì)更多、更復(fù)雜，使得材料的塑性下降。

另外，現(xiàn)有的合金熔煉方法也存在降低材料塑性的隱患。等原子比鈦鎳合金鑄錠一般都采用中頻感應(yīng)熔煉的方式獲得，雖然這種方法能夠得到組織均勻，成分配比合適的鑄錠。但是由于熔煉設(shè)備本身及熔煉工藝的限制，一般制備20Kg以下的小型鑄錠，且合金的流動(dòng)性較差，以及澆注條件的限制，不可避免地產(chǎn)生氣孔、冷隔等缺陷，降低了材料的加工性能。TiNi合金熔煉真空自耗+真空感應(yīng)熔煉法或真空凝殼+真空自耗熔煉法等兩真空熔煉相結(jié)合的方法多用于試驗(yàn)對(duì)比論證，且由于焊接、成分控制及生產(chǎn)成本等方面的問題不能轉(zhuǎn)化為可生產(chǎn)的穩(wěn)定工藝，未普遍使用。

Ti-Ni51at％由于Ni含量較高，奧氏體轉(zhuǎn)變終了溫度Af約-15℃，在不同地域，尤其是溫度較低的環(huán)境仍具有良好的超彈性性能。尤其作為眼鏡架用TiNi絲材，相比Ni含量較低的TiNi合金具有更好的穩(wěn)定性，成為高端眼鏡架首選用TiNi絲材。同時(shí)，隨著眼鏡架廠家自動(dòng)律線工藝的實(shí)施，要求絲材的一次冷變形量達(dá)到80％以上。因此，高塑性TiNi51合金絲材的研制成為必然的趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的構(gòu)思是：采用中頻感應(yīng)熔煉與真空自耗熔煉相結(jié)合的方法一方面消除一次錠的鑄造缺陷，得到純凈、均勻的鑄錠。同時(shí)實(shí)現(xiàn)鈦鎳合金大型鑄錠，提高生產(chǎn)效率及材料的批次穩(wěn)定性。然后對(duì)鑄錠進(jìn)行高溫均勻化，降低材料中的脆性相；再經(jīng)過鍛造、軋制加工成絲坯；最后拉拔、矯直處理生產(chǎn)出成品絲材。

一種高塑性TiNi51合金絲材的制備方法，先采用真空感應(yīng)爐熔煉制備鈦鎳合金一次鑄錠，再將鈦鎳合金一次鑄錠組焊作為自耗電極進(jìn)行真空自耗熔煉成為鈦鎳合金二次鑄錠，然后將鈦鎳合金二次鑄錠經(jīng)過均勻化處理、鍛造、軋制、拉拔和矯直后，獲得TiNi51合金絲材。

所述真空感應(yīng)爐為25Kg中頻真空感應(yīng)爐，鈦鎳合金一次鑄錠的重量為15Kg，鈦鎳合金二次鑄錠的重量為45～150Kg。

所述均勻化處理的工藝參數(shù)是：溫度950～1150℃、保溫時(shí)間4～8h。

所述鍛造的工藝參數(shù)是：溫度800～1000℃、保溫時(shí)間2～3h。

所述軋制的工藝參數(shù)是：溫度800～1000℃、保溫時(shí)間1～2h。

所述拉拔的工藝參數(shù)是：溫度500～800℃，采用石墨乳潤(rùn)滑的熱拉拔工藝。

所述矯直處理的工藝參數(shù)是：溫度800～950℃、速度5～20mm/s，水冷。

所述TiNi51合金絲材的一次冷變形量可達(dá)80％以上。

所述TiNi51合金是指鎳含量處于50.8～51.2at％的鈦鎳二元合金。

所述TiNi51合金絲材的直徑Φ≤6.5mm。

本方法可以實(shí)現(xiàn)Ti-Ni51at％合金絲材的制備，其中Ni％處于50.8at％～51.2at％之間，絲材直徑Φ≤6.5mm，絲材的一次冷變形量達(dá)到80％以上。滿足了電子、機(jī)械、宇航、能源、醫(yī)療衛(wèi)生及生活日用品等各領(lǐng)域的要求。

本發(fā)明的有益效果：通過三方面改進(jìn)，采用感應(yīng)熔煉與自耗熔煉相結(jié)合的熔煉工藝，得到勻質(zhì)、純凈、大規(guī)格的鈦鎳鑄錠；高溫均勻化處理減少了材料中的脆性相；合理的熱加工及成品矯直工藝，提高了材料的塑性加工性能。制備出大錠型、均勻穩(wěn)定、高塑性的Ti-Ni51at％合金絲材。

附圖說明

圖1：TiNi51at％-Φ2.0mm合金絲材的金相圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案按照下列步驟：