[发明专利]一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法。

背景技术

随着科技进步发展，人们对于材料的使用要求越来越高。能够感知外界变化而做出响应的智能材料受到人们越来越多的关注，其中形状记忆合金能够在温度或外力下发生形状改变，在医用驱动等领域得到了很多应用。镍锰镓合金作为一种新型形状记忆合金，不仅具有传统形状记忆合金输出应变大的特点，同时还能在磁场下具有高的响应频率，在驱动、传感器件领域具有良好的前景。

金属类器件在实际使用中往往具有一定的形状，需要采用铸造、塑性加工、连接等方法。其中塑性加工方法具有低成本、材料组织和性能优良等特点。热挤压作为一种工业广泛应用的技术，是重要的塑性加工方法之一。

然而，镍锰镓合金具有很强的本征脆性，在室温下难以加工成型，存在成型后表面容易开裂的问题，并且现有高温热挤压技术中存在对工装模具强度要求高，工装模具使用寿命较短，热挤压工艺参数范围要求严格等问题。

发明内容

本发明是要解决镍锰镓合金脆性大难以热挤压成形，经热挤压成形后表面容易产生裂纹的问题，提供一种镍锰镓合金棒材热挤压制备方法。

本发明所述的镍锰镓合金棒材热挤压制备方法按照以下步骤依次进行：

步骤一：使用电火花线切割机，将镍锰镓合金切割成直径为40～70mm，高度为40mm～60mm的圆柱坯料，然后用水砂纸打磨圆柱坯料，以清除圆柱坯料表面的切割划痕，并将打磨后的圆柱坯料浸入酒精溶液中，超声波清洗，最后将圆柱坯料置于烘干箱中，在120℃干燥2小时；

步骤二：将步骤一制备的圆柱坯料置于真空炉或者惰性气体保护热处理炉中，以5～10℃/分钟的加热速度升温至800～950℃并保温8～10小时，保温结束后圆柱坯料随炉冷却到室温，得到成分均匀化处理后的圆柱坯料；

步骤三：将步骤二处理得到的圆柱坯料用金属材料进行表面包套，得到包套坯料；所述包套处理使用的金属材料为低碳钢或不锈钢；所述进行表面包套处理的方法是：

加工包套层，所述包套层由包套圆筒和包套顶盖构成，所述包套圆筒含有底部，包套圆筒内径与圆柱坯料直径相同，圆周厚度为5～15mm，底部厚度为10～20mm，将包套圆筒的下端加工1：(5～15)的锥度，加工锥度区域高20～40mm，包套顶盖直径与圆柱坯料直径相同，包套顶盖厚度为10～20mm，将圆柱坯料放入包套套筒后，再盖上包套顶盖，包套顶盖与包套圆筒使用氩弧焊密封连接；

步骤四：将步骤三处理得到的包套坯料表面使用酒精进行除油处理，然后置于烘干箱中，在120℃干燥2小时以去除表面残留溶液，最后在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂，并在80～120℃烘干1～4小时；所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、固体基料粒度<5μm的玻璃润滑剂；所述的在包套坯料表面涂覆玻璃润滑剂的厚度为0.5～1mm；

步骤五：在挤压套筒内表面和挤压模具锥模内表面涂覆0.8～2mm厚的石墨粉作为润滑剂，然后使用玻璃润滑剂压制出玻璃垫，并将玻璃垫放置于锥模中；所述的玻璃垫下端与锥模内表面完全接触，且高出锥模上端3～5mm；所述的玻璃润滑剂为使用温度为900～1100℃、粒度<0.5mm的玻璃润滑剂；

步骤六：将步骤四得到的表面涂覆玻璃润滑剂的包套坯料放入电阻炉中预热；所述的预热为以5～10℃/分钟的加热速率加热至900～1100℃，然后保温时间1～3小时；

步骤七：将步骤六预热完成的包套坯料放入挤压模具中进行热挤压，得到棒状合金坯料；所述热挤压中包套坯料有锥度的一端面向玻璃垫；所述热挤压中挤压比为(4～16):1，挤压速率为4mm/s～15mm/s；

步骤八：将步骤七得到的棒状合金坯料浸泡在酸液中至棒状合金坯料表面的包套层金属材料溶解分离，即完成镍锰镓合金棒材的热挤压制备；所述的酸液为体积分数为10％～30％的硝酸或者体积分数为10％～30％的硫酸。

本发明所述的方法具备以下有益效果：

1、通过对要进行挤压的镍锰镓合金坯料表面包覆，并借助高温润滑剂，实现将镍锰镓合金从较粗的坯料通过热挤压方法获得较细的棒材的完整的技术方案，并且经本方法制备获得的镍锰镓合金棒材表面光滑完好，没有开裂；

2、本方法对于包套金属材料选择广泛，并且包套金属材料成本低，制备完成后容易去除；

3、经本发明方法热挤出后的镍锰镓合金组织是均匀的等轴晶，并且包套材料与镍锰镓合金之间不会发生界面反应，不影响原有的合金成分及性能；