[发明专利]一种高纯NiTi合金丝材的制备方法

说明书

本发明属于NiTi记忆合金材料加工技术领域，具体涉及一种高纯NiTi合金丝材的制备方法。该NiTi合金中，NiTi合金的化学成分按质量百分比为：Ni 54.5wt.％～57wt.％，O和N元素的总和不超过200ppm，余量为Ti。本发明通过采用高纯钛和高纯镍原料，选用中频感应熔炼与两次真空自耗熔炼相结合的方法，不仅可以消除冶金缺陷，得到高纯度、高均匀性的铸锭，同时解决了吨级铸锭的工艺，提高了生产效率和批次稳定性。低氧低氮的原料控制和熔炼工艺保证了产品的冶金质量，再经过锻造、轧制加工成丝材，最后热拉拔、中间退火、冷拉拔和矫直生成成品丝材。

技术领域

本发明属于NiTi记忆合金材料加工技术领域，具体涉及一种高纯NiTi合金丝材的制备方法。

背景技术

NiTi形状记忆合金具有独特的超弹性、形状记忆性能、高强度、低模量和耐腐蚀性能，广泛应用于航空、航天、医疗、机械制造、建筑等工程领域和医学领域。

在NiTi合金中如果含有过量的O元素，就会形成Ti₄Ni₂O_x相，使基体中的Ti元素含量降低，降低马氏体相变开始温度，限制了晶粒长大，提高了合金强度。N元素也会形成中间相，作用与O元素一样。因此，在NiTi合金中，对于O和N元素都有严格控制。在ASTM F2063标准中规定O元素含量不大于0.04wt.％，N元素含量不大于0.005wt.％。

随着NiTi合金应用范围的扩大，对其性能和稳定性的要求越来越高。近来年，对于低O低N的高纯NiTi合金丝材的需求越来越大。但是，国内NiTi合金中O元素含量范围控制在0.03wt.％～0.04wt.％，无法满足市场需求，导致相关产品只能从国外进口。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种高纯NiTi合金丝材的制备方法，生产出满足ASTM F2063要求的NiTi合金棒丝材，满足国内医疗器械市场的需求。

本发明采用的技术方案是：

一种高纯NiTi合金丝材的制备方法，NiTi合金的化学成分按质量百分比为：Ni54.5％～57.0％，O和N元素的总和≤0.02％，余量为Ti；

该方法包括以下步骤：

步骤一、选用高纯电解钛和电解镍作为原材料，Ti和Ni两者纯度均不小于99.9wt％，O元素和N元素总含量在150ppm以下，按照设定成分配制合金原料，采用真空感应熔炼和二次真空自耗熔炼制备出NiTi合金铸锭，熔炼过程中O元素和N元素总含量增加不超过50ppm；

步骤二、对NiTi合金铸锭进行开坯锻造；

步骤三、对NiTi合金锻坯进行高温锻造；

步骤四、对NiTi合金锻坯进行精密锻造；

步骤五、对NiTi合金棒坯进行热轧；

步骤六、对NiTi合金棒坯进行热拉拔；

步骤七、进行中间退火；

步骤八、进行室温拉拔变形加工；

步骤九、成品退火；

步骤十、进行张力矫直和滑块矫直。

所述的高纯NiTi合金丝材的制备方法，步骤二中，选用空气锤或快锻机进行开坯锻造，锻造温度为1000～1180℃，保温0.5～3小时，装炉温度不高于800℃。

所述的高纯NiTi合金丝材的制备方法，步骤三中，选用快锻机进行高温锻造，锻造温度为950～1050℃，保温时间为0.5～3小时。

所述的高纯NiTi合金丝材的制备方法，步骤四中，选用精锻机进行精密精锻，锻造温度为850～950℃，保温时间为0.5～3小时。