專利名稱：采用包套方式提高鎳鈦形狀記憶合金壓縮塑性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鎳鈦形狀記憶合金的改型處理方法。具體地說是一種提高鎳鈦形狀記憶合金的壓縮塑性和冷塑性變形能力的方法。
背景技術(shù)：
鎳鈦形狀記憶合金因?yàn)榫哂行螤钣洃浶?yīng)、超彈性、耐蝕性和良好的生物相容性， 在生物醫(yī)學(xué)等工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。塑性加工是使鎳鈦形狀記憶合金走向工程應(yīng)用的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，因?yàn)樗苄约庸げ粌H可以制造出鎳鈦形狀記憶合金產(chǎn)品，而且可以顯著改善鎳鈦形狀記憶合金的顯微組織，提高鎳鈦形狀記憶合金的力學(xué)性能，尤其在鎳鈦形狀記憶合金的冷塑性成形時，可以在合金中形成高密度位錯，從而顯著提高鎳鈦形狀記憶合金的超彈性。然而，鎳鈦形狀記憶合金在冷塑性變形條件下，變形抗力高，塑性較低，在大塑性變形條件下硬化較快，會因塑性迅速降低而極易發(fā)生變形開裂，而冷塑性變形又是提高鎳鈦形狀記憶合金超彈性的必須環(huán)節(jié)。因此，實(shí)現(xiàn)鎳鈦形狀記憶在冷塑性變形下的大變形量， 一直是工程技術(shù)人員難以克服的技術(shù)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高鎳鈦形狀記憶合金的塑性，實(shí)現(xiàn)鎳鈦形狀記憶合金的大塑性變形，改善鎳鈦形狀記憶合金的顯微組織，提高鎳鈦形狀記憶合金的力學(xué)性能的采用包套方式提高鎳鈦形狀記憶合金壓縮塑性的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將塊體鎳鈦形狀記憶合金加工成一定具有直徑和高度的圓柱，再以過盈配合的方式裝配到已加工好的金屬套中，然后將裝配好的鎳鈦形狀記憶合金和金屬套放在壓力機(jī)的上砧板和下砧板之間進(jìn)行壓縮變形，直至壓到所需的變形量，成形完畢后靠鎳鈦形狀記憶合金的超彈性或形狀記憶效應(yīng)將其與包套材料分離。所述金屬套的高度小于鎳鈦形狀記憶合金將要壓縮后的高度，且裝配完成后金屬套位于鎳鈦形狀記憶合金的中間位置。所述金屬套的高度與鎳鈦形狀記憶合金的高度相同。所述金屬套的高度大于鎳鈦形狀記憶合金的高度，且裝配完成后鎳鈦形狀記憶合金位于金屬套的中間位置，金屬套的兩端用金屬堵頭堵住。本發(fā)明提出的采用包套形式提高鎳鈦形狀記憶合金壓縮塑性方法可以分為局部包套壓縮、開式包套壓縮和閉式包套壓縮三種形式。將鎳鈦形狀記憶合金置于包套金屬材料中，通過選擇合適的包套金屬材料，設(shè)計(jì)合理的包套結(jié)構(gòu)，設(shè)置合適的摩擦條件，能有效地控制鎳鈦形狀記憶合金包套壓縮變形過程中包套金屬的流動規(guī)律，使鎳鈦形狀記憶合金處于較強(qiáng)的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，從而提高鎳鈦形狀記憶合金的塑性，實(shí)現(xiàn)鎳鈦形狀記憶合金大塑性變形。局部包套壓縮、開式包套壓縮和閉式包套壓縮各有其特點(diǎn)局部包套壓縮可以使上下砧板和與鎳鈦形狀記憶合金處于良好的潤滑狀態(tài)，在壓縮過程中包套可以不發(fā)生壓縮變形，但徑向和切向會發(fā)生塑性變形，使鎳鈦形狀記憶合金始終處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)；開式包套壓縮過程中金屬包套與鎳鈦形狀記憶合金同時發(fā)生塑性變形，使上下砧板與鎳鈦形狀記憶合金、上下砧板與金屬包套之間處于不同的摩擦條件，由于變形初期金屬包套存在金屬流動中性層，金屬會以中性層為分界線分另別向內(nèi)孔和外壁處流動，因而在壓縮過程中鎳鈦形狀記憶合金始終處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)；閉式包套壓縮的特點(diǎn)是在壓縮過程中使鎳鈦形狀記憶合金完全處于主要變形區(qū)狀態(tài)，避免了存在變形死區(qū)的問題。本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于1.該方法只需簡單的模具在普通的液壓機(jī)上即可實(shí)現(xiàn)鎳鈦形狀記憶合金塊體材料的壓縮變形。2.鎳鈦形狀記憶合金在包套壓縮過程中，鎳鈦形狀記憶合金始終處于三向壓應(yīng)力的狀態(tài)，可以顯著提高鎳鈦形狀記憶合金的塑性，實(shí)現(xiàn)鎳鈦形狀記憶合金較大的冷塑性變形。3.冷塑性變形時，當(dāng)鎳鈦形狀記憶合金處于奧氏體狀態(tài)時，利用鎳鈦形狀記憶合金應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變的超彈性行為，可以很容易地實(shí)現(xiàn)鎳鈦形狀記憶合金和包套金屬材料的分離；當(dāng)鎳鈦形狀記憶合金處于馬氏體狀態(tài)時，利用鎳鈦形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)，通過加熱也可以很容易地實(shí)現(xiàn)鎳鈦形狀記憶合金和包套金屬材料的分離。4.將實(shí)際生產(chǎn)中較大的鎳鈦形狀記憶合金包套試樣，縮小一定的比例，在 INSTR0N萬能材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，可以有效的分析金屬流動規(guī)律、計(jì)算變形力，極大的節(jié)約生產(chǎn)成本。5.本方法根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中鎳鈦形狀記憶合金所需的變形程度，可以采用不同的包套形式，方便靈活，節(jié)約成本。


圖1是局部包套壓縮式鎳鈦形狀記憶合金包套壓縮基本原理示意圖；圖2是開式包套壓縮式鎳鈦形狀記憶合金包套壓縮基本原理示意圖；圖3是閉式包套壓縮式鎳鈦形狀記憶合金包套壓縮基本原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述局部包套壓縮結(jié)合圖1，將塊體鎳鈦形狀記憶合金3加工成具有一定直徑和高度的圓柱，再以過盈配合的方式裝配到已加工好的金屬套4中，保證金屬套4位于鎳鈦形狀記憶合金3的中間位置，且金屬套4的高度小于鎳鈦形狀記憶合金3將要壓縮后的高度。然后將裝配好的材料放在壓力機(jī)的上砧板1和下砧板5之間進(jìn)行壓縮變形，直至壓到所需的變形量。成形完畢后靠鎳鈦形狀記憶合金的超彈性或形狀記憶效應(yīng)將其與包套材料分離。 實(shí)踐檢驗(yàn)證明，壓縮變形程度為50%時，材料仍未發(fā)現(xiàn)任何宏觀裂紋，而未包套材料壓到
時即可能發(fā)生剪切斷裂。開式包套壓縮結(jié)合圖2，將塊體鎳鈦形狀記憶合金3加工成具有一定直徑和高度的圓柱，再以過盈配合的方式裝配到已加工好的金屬套4中，保證金屬套4與鎳鈦形狀記憶合金3的高度相同。然后將裝配好的材料放在壓力機(jī)的上砧板1和下砧板5之間進(jìn)行壓縮變形，直至壓到所需的變形量。由于變形初期金屬包套4存在金屬流動中性層6，金屬會以中性層為分界線分別向內(nèi)孔和外壁處流動。成形完畢后靠鎳鈦形狀記憶合金的超彈性或形狀記憶效應(yīng)將其與包套材料分離。實(shí)踐檢驗(yàn)證明，壓縮變形程度為75 %時，鎳鈦形狀記憶合金試樣未發(fā)生斷裂，側(cè)表面有較淺裂紋，但去除表層金屬后，顯微組織觀察表明，中間主要變形區(qū)均完好。 閉式包套壓縮結(jié)合圖3，將塊體鎳鈦形狀記憶合金3加工成一定具有直徑和高度的圓柱，再將其以過盈配合的方式裝進(jìn)已加工好的金屬套4中，保證金屬套4的高度大于鎳鈦形狀記憶合金3的高度，且使鎳鈦形狀記憶合金位于金屬套4的中間位置，然后將金屬套 4的兩端用兩塊金屬堵頭2堵住。最后將裝配好的材料放在壓力機(jī)的上砧板1和下砧板5 之間進(jìn)行壓縮變形，直至壓到所需的變形量。成形完畢后靠鎳鈦形狀記憶合金的超彈性或形狀記憶效應(yīng)將其與包套材料分離。
權(quán)利要求
1.一種采用包套方式提高鎳鈦形狀記憶合金壓縮塑性的方法，其特征是將塊體鎳鈦形狀記憶合金加工成一定具有直徑和高度的圓柱，再以過盈配合的方式裝配到已加工好的金屬套中，然后將裝配好的鎳鈦形狀記憶合金和金屬套放在壓力機(jī)的上砧板和下砧板之間進(jìn)行壓縮變形，直至壓到所需的變形量，成形完畢后靠鎳鈦形狀記憶合金的超彈性或形狀記憶效應(yīng)將其與包套材料分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用包套方式提高鎳鈦形狀記憶合金壓縮塑性的方法，其特征是所述金屬套的高度小于鎳鈦形狀記憶合金將要壓縮后的高度，且裝配完成后金屬套位于鎳鈦形狀記憶合金的中間位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用包套方式提高鎳鈦形狀記憶合金壓縮塑性的方法，其特征是所述金屬套的高度與鎳鈦形狀記憶合金的高度相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用包套方式提高鎳鈦形狀記憶合金壓縮塑性的方法，其特征是所述金屬套的高度大于鎳鈦形狀記憶合金的高度，且裝配完成后鎳鈦形狀記憶合金位于金屬套的中間位置，金屬套的兩端用金屬堵頭堵住。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種采用包套方式提高鎳鈦形狀記憶合金壓縮塑性的方法。將塊體鎳鈦形狀記憶合金加工成一定具有直徑和高度的圓柱，再以過盈配合的方式裝配到已加工好的金屬套中，然后將裝配好的鎳鈦形狀記憶合金和金屬套放在壓力機(jī)的上砧板和下砧板之間進(jìn)行壓縮變形，直至壓到所需的變形量，成形完畢后靠鎳鈦形狀記憶合金的超彈性或形狀記憶效應(yīng)將其與包套材料分離。本發(fā)明以鎳鈦形狀記憶合金冷塑性變形為切入點(diǎn)，采用一種包套的形式，使鎳鈦形狀記憶合金在壓縮變形過程中始終處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，從而提高鎳鈦形狀記憶合金的塑性，實(shí)現(xiàn)鎳鈦形狀記憶合金的大塑性變形，改善鎳鈦形狀記憶合金的顯微組織，提高鎳鈦形狀記憶合金的力學(xué)性能。
文檔編號C22F1/10GK102251200SQ20111013831
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者張艷秋, 易文林, 江樹勇, 范紅濤, 谷進(jìn)進(jìn) 申請人:哈爾濱工程大學(xué)