[發(fā)明專利]一種富鎳的鎳鈦金屬間化合物棒材擠壓裝置和成型方法

有效

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• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111940529B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 李磊;蔡建華;鄒磊;洪權;趙永慶;陳軍;楊海瑛;郭荻子;趙圣澤
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B21C23/08
• 分類號: B21C23/08;B21C29/04;B21C23/21;C22C19/03
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發(fā)明公開了一種富鎳的鎳鈦金屬間化合物棒材擠壓裝置，包括擠壓筒和配合安裝于擠壓筒下端的擠壓模，擠壓筒的上端設置有對放置于擠壓筒中的工件進行擠壓的擠壓頭，擠壓筒的筒壁內(nèi)沿筒壁周向設置有第一絕緣層，擠壓模安裝在模墊中，且擠壓模的外表面包覆有第二絕緣層，擠壓頭和擠壓模分別與直流電源的正極和負極連接；本發(fā)明還公開了一種富鎳的鎳鈦金屬間化合物棒材成型方法，將60NiTi(X)原料棒材包裹石棉隔熱層放入擠壓筒中，接通直流電源加熱保溫后擠壓。本發(fā)明將擠壓頭和擠壓模與直流電源連接后加熱擠壓，控制了擠壓棒材的尺寸穩(wěn)定性和質(zhì)量；本發(fā)明解決了富鎳的鎳鈦金屬間化合物小規(guī)格棒材加工難題。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬間化合物制備技術領域，具體涉及一種富鎳的鎳鈦金屬間化合物棒材擠壓裝置和成型方法。

背景技術

Nitinol 60金屬間化合物具有密度小、硬度高、彈性模量低、超彈性(高承載能力)、耐腐蝕、耐摩擦、導電無磁等性能，是一種非常理想的軸承材料。近年來，Nitinol 60以及相應富鎳的三元鎳鈦金屬間化合物60NiTi-X(X元素為Hf、Ta、Zr、Al、Nb、Mo、V、Cr、W、Co、Cu等)逐漸成為新型軸承材料研究的熱點。

美國2016年公布的標準(MSFC-SPEC-3706)《SPECIFICATION FOR 60Ni-40TiBILLETS》將Nitinol 60命名為60Ni-40Ti，其中規(guī)定60Ni-40Ti中Ti元素的質(zhì)量百分比范圍為39％～41％，而學術界一般使用60NiTi來代表該材料，將以60NiTi為基礎添加少量合金元素發(fā)展的三元合金記為60NiTi-X(X元素為Hf、Ta、Zr、Al、Nb、Mo、V、Cr、W、Co、Cu等)，其中60NiTi-X中合金元素含量一般不超過10％，Ni元素質(zhì)量百分比不小于56％。

作為軸承重要組成部分的滾珠，其制備過程需要的原材料為60NiTi或60NiTi-X小規(guī)格棒材或絲材。但是60NiTi和60NiTi-X材料由多種金屬間化合物組成，由于原子之間的化學鍵強度高且方向性強，導致其力學性能表現(xiàn)出類似陶瓷材料的脆性特征，在進行熱加工變形時，往往表現(xiàn)出中心和表面多處脆裂的特點，加工成型的難度很大。現(xiàn)有報道中美國還是采用粉末冶金的方法進行60NiTi和60NiTi-X材料鑄錠、軸承零部件的制備，成本高，工期長。目前尚無法完成棒材的擠壓成型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種富鎳的鎳鈦金屬間化合物棒材擠壓裝置。該擠壓裝置將擠壓頭和擠壓模分別與直流電源的正極和負極連接，依靠材料自身電阻加熱的方式使得60NiTi(X)棒材內(nèi)外均勻加熱，產(chǎn)生的內(nèi)應力小，避免了擠壓開裂，實現(xiàn)了采用模具和材料共同加熱的方式進行擠壓，控制了擠壓棒材的尺寸穩(wěn)定性；另外，通過控制擠壓頭和擠壓模的材質(zhì)，避免了加熱擠壓過程中60NiTi(X)與模具材料形成易熔共晶體而腐蝕，保證了60NiTi(X)棒材的質(zhì)量。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種富鎳的鎳鈦金屬間化合物棒材擠壓裝置，其特征在于，包括擠壓筒和安裝于擠壓筒下端且與擠壓筒配合的擠壓模，所述擠壓筒的上端設置有對放置于擠壓筒中的工件進行擠壓的擠壓頭，所述擠壓筒的筒壁內(nèi)沿筒壁周向設置有第一絕緣層，所述擠壓模安裝在模墊中，且擠壓模的外表面包覆有第二絕緣層，所述擠壓頭和擠壓模分別與直流電源的正極和負極連接；所述擠壓頭和擠壓模的材質(zhì)均為耐高溫高強合金。

上述的一種富鎳的鎳鈦金屬間化合物棒材擠壓裝置，其特征在于，所述擠壓頭和擠壓模的材質(zhì)為WC-Co硬質(zhì)合金或Ta12W高溫合金。

另外，本發(fā)明還公開了一種利用上述的擠壓裝置進行富鎳的鎳鈦金屬間化合物棒材的成型方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：