CN116393540A - 一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，包括：选取成分合适、相变温度符合要求、厚度在2～3mm，长度为6～7m，宽度350mm左右的热轧镍钛形状记忆合金板材；给上述热轧镍钛形状记忆合金板材两个端头焊接上牵引不锈钢带，在四辊轧机上进行带张力多轧程冷轧，得到金相组织充分破碎的镍钛形状记忆合金带卷；将所述四辊轧机带张力轧制得到的镍钛形状记忆合金带卷进行在线清洗、在线退火、在线清洗、表面修磨、干燥；将10张所述的干燥后的镍钛形状记忆合金带卷，同时在复合坯料两个端头焊接牵引不锈钢带；将复合坯料通过四辊轧机进行带张力多轧程冷轧，得到厚度尺寸为32～40μm的镍钛形状记忆合金箔材卷。
Description
技术领域
本发明涉及箔材清洗技术领域，特别是涉及一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法。
背景技术
镍—钛系合金是形状记忆合金材料中性能最优越而且用途最广的一种。镍—钛系合金的延展性、形状记忆强度、应变、耐蚀性、电阻及稳定性均较好，但其成本高。
近年来，随着微机械、传感器及医学等领域对材料特性和形状要求的日益提高，关于形状记忆合金的研究十分活跃，微型材的制备也逐渐为人们所重视。国内生产的箔材厚度在100μm左右，而且产品较初级，技术含量和附加值不高。
TiNi形状记忆合金的传统制备方法是合金经真空感应炉熔炼，然后浇铸成铸锭，再经过热锻、热轧，再通过冷轧、热拔、冷拔等加工方式制成成品。TiNi合金在热加工过程中氧化和烧损严重，材料成材率低；在冷加工过程中，必须频繁进行中间退火。传统加工方法制备TiNi形状记忆合金微型化材料非常困难，难以适应材料微型化的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，旨在开发一种易操作的制备TiNi形状记忆合金微型化材料的加工方法，同时在频繁的中间退火过程中减少烧损、提高成材率，使得镍钛形状记忆合金箔材更加容易适应料微型化的需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，包括以下具体步骤：步骤一：选取成分合适、相变温度符合要求、厚度在2～3mm，长度为6～7m，宽度350mm左右的热轧镍钛形状记忆合金板材；步骤二：将步骤一制得热轧镍钛形状记忆合金板材两端焊接不锈钢带材，经过四辊轧机两个轧程的带张力轧制；步骤三：将步骤二制得的冷轧镍钛形状记忆合金带卷进行在线清洗、在线退火、在线清洗、表面修磨、干燥、裁边，获得厚度0.53m，宽度320mm的镍钛形状记忆合金带卷，将10张同尺寸的镍钛形状记忆合金带卷，通过叠层板包套的方式制备复合坯料，同时在复合坯料两个端头焊接牵引不锈钢带；步骤四：将复合坯料经过四辊轧机四个轧程的带张力轧制；步骤五：将所述的镍钛形状记忆合金箔材卷，通过在线清洗，清洗材料表面的油渍；步骤六：将步骤四所得复合带卷进行拆解，单张箔材厚度约为32～40μm，进行拉矫，得到，板型较好的光亮镍钛形状记忆合金箔材卷带；步骤七：采用连续退火炉进行连续光亮恢复弹性热处理，使用氩气保护，恢复弹性热处理工艺500℃，1m/min；步骤八：采用双砂带在线抛光机进行表面抛光，获得厚20～30μm，宽300mm以上，板型较好，且具有超弹性能的镍钛形状记忆合金箔材。
步骤一中，对板材表面进行打磨处理，确保Ra≤0.4μm，表面无肉眼可见的坑、夹杂、裂纹等缺陷。
步骤二中，第一轧程，轧制后制得1.06mm冷轧带卷，轧制变形量见表1，轧制后采用6m连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，2m/min；第二轧程，轧制后制得0.53mm冷轧带卷，轧制变形量见表2，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，4m/min。轧制过程中，严格控制变形量及轧辊的表面粗糙度，轧制速度不超过5m/min。
步骤三中，叠层板包套的方式为在冷轧镍钛形状记忆合金带卷上下层分别包上1mm厚的不锈钢薄材，不锈钢边部采用点焊。
步骤四中，经过的四个轧程包括：第一轧程，轧制后制得3.49mm冷轧复合带卷，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，1m/min；第二轧程，轧制后制得1.76mm冷轧复合带卷，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，1.5m/min；第三轧程，轧制后制得0.87mm冷轧复合带卷，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，2m/min；第四轧程，轧制后制得0.45mm冷轧复合带卷。
有益效果：本发明涉及一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，具有以下优点：
(1)、通过叠层板包套的方式制备复合坯料，加厚了板坯尺寸，可降低对轧机设备能力的要求；
(2)、复合坯料外层有不锈钢包裹，避免轧辊与箔材直接接触，有效的保护箔材，减少不不必要的划伤，可降低对轧辊表面光洁度的要求；
(3)、通过对带材热轧、冷轧的轧程及道次变形量做出了严格控制，四辊轧机单轧程总变形量约50％，使得带材组织充分破碎，促进晶粒细化；
(4)、通过控制镍钛形状记忆合金箔材恢复弹性热处理制度，采用连续退火炉使箔材通过在线恢复弹性热处理手段，获得强度超过1300MPa的超弹性能的镍钛形状记忆合金箔材。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明生产的合金的金相组织的放大图；
图3是本发明四组实验组的步骤二中四辊轧制第一轧程变形量表格；
图4是本发明四组实验组的步骤二中四辊轧制第二轧程变形量表格；
图5是本发明四组实验组的步骤四中四辊轧制第一轧程变形量表格；
图6是本发明四组实验组的步骤四中四辊轧制第二轧程变形量表格；
图7是本发明四组实验组的步骤四中四辊轧制第三轧程变形量表格；
图8是本发明四组实验组的步骤四中四辊轧制第四轧程变形量表格；
图9是本发明镍钛形状记忆合金箔材成品性能对照表；
图10是本发明第一组实验力学性能曲线图；
图11是本发明第二组实验力学性能曲线图；
图12是本发明第三组实验力学性能曲线图；
图13是本发明第四组实验力学性能曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，如图1—2所示，包括以下具体步骤：步骤一：选取成分合适、相变温度符合要求、厚度在2～3mm，长度为6～7m，宽度350mm左右的热轧镍钛形状记忆合金板材；步骤二：将步骤一制得热轧镍钛形状记忆合金板材两端焊接不锈钢带材，经过四辊轧机两个轧程的带张力轧制；步骤三：将步骤二制得的冷轧镍钛形状记忆合金带卷进行在线清洗、在线退火、在线清洗、表面修磨、干燥、裁边，获得厚度0.53mm，宽度320mm的镍钛形状记忆合金带卷，将10张同尺寸的镍钛形状记忆合金带卷，通过叠层板包套的方式制备复合坯料，同时在复合坯料两个端头焊接牵引不锈钢带；步骤四：将复合坯料经过四辊轧机四个轧程的带张力轧制；步骤五：将所述的镍钛形状记忆合金箔材卷，通过在线清洗，清洗材料表面的油渍；步骤六：将步骤四所得复合带卷进行拆解，单张箔材厚度约为32～40μm，进行拉矫，得到，板型较好的光亮镍钛形状记忆合金箔材卷带；步骤七：采用连续退火炉进行连续光亮恢复弹性热处理，使用氩气保护，恢复弹性热处理工艺500℃，1m/min；步骤八：采用双砂带在线抛光机进行表面抛光，获得厚20～30μm，宽300mm以上，板型较好，且具有超弹性能的镍钛形状记忆合金箔材。
步骤一中，对板材表面进行打磨处理，确保Ra≤0.4μm，表面无肉眼可见的坑、夹杂、裂纹等缺陷。
步骤二中，第一轧程，轧制后制得1.06mm冷轧带卷，轧制变形量见表1，轧制后采用6m连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，2m/min；第二轧程，轧制后制得0.53mm冷轧带卷，轧制变形量见表2，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，4m/min。轧制过程中，严格控制变形量及轧辊的表面粗糙度，轧制速度不超过5m/min。
步骤三中，叠层板包套的方式为在冷轧镍钛形状记忆合金带卷上下层分别包上1mm厚的不锈钢薄材，不锈钢边部采用点焊。
步骤四中，经过的四个轧程包括：第一轧程，轧制后制得3.49mm冷轧复合带卷，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，1m/min；第二轧程，轧制后制得1.76mm冷轧复合带卷，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，1.5m/min；第三轧程，轧制后制得0.87mm冷轧复合带卷，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，2m/min；第四轧程，轧制后制得0.45mm冷轧复合带卷。
实施例
本工艺选择四组实验组进行数据对照，如图3—图9所示，是四组实验过程中操作参数的具体数值对照表。
步骤一：选取成分合适、相变温度符合要求、厚度在2～3mm，长度为6～7m，宽度350mm左右的热轧镍钛形状记忆合金板材；对板材表面进行打磨处理，确保Ra≤0.4μm，表面无肉眼可见的坑、夹杂、裂纹等缺陷；
步骤二：将步骤一制得热轧镍钛形状记忆合金板材两端焊接不锈钢带材，经过四辊轧机两个轧程的带张力轧制。第一轧程，轧制后制得1.06mm冷轧带卷，轧制变形量见图3，轧制后采用6m连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，2m/min；第二轧程，轧制后制得0.53mm冷轧带卷，轧制变形量见图4，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，4m/min。轧制过程中，严格控制变形量及轧辊的表面粗糙度，轧制速度不超过5m/min。轧制过程中严格控制产品板型及表面质量，不应有中浪，划伤等问题。
步骤三：将步骤二制得的冷轧镍钛形状记忆合金带卷进行在线清洗、在线退火、在线清洗、表面修磨、干燥、裁边，获得厚度0.53m，宽度320mm的镍钛形状记忆合金带卷。将10张同尺寸的镍钛形状记忆合金带卷，通过叠层板包套的方式制备复合坯料(上下层分别包上1mm厚的不锈钢薄材，不锈钢边部采用点焊)，同时在复合坯料两个端头焊接牵引不锈钢带。
为顺利的实现冷轧过程，复合坯料应具有一定的结合强度，采用高压夹持，不锈钢薄材紧密包裹的方式制得复合坯料。
步骤四：将复合坯料经过四辊轧机四个轧程的带张力轧制。第一轧程，轧制后制得3.49mm冷轧复合带卷，轧制变形量见图5，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，1m/min；第二轧程，轧制后制得1.76mm冷轧复合带卷，轧制变形量见图6，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，1.5m/min；第三轧程，轧制后制得0.87mm冷轧复合带卷，轧制变形量见图7，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，2m/min；第四轧程，轧制后制得0.45mm冷轧复合带卷，轧制变形量见图8。
步骤五：将所述的镍钛形状记忆合金箔材卷，通过在线清洗，清洗材料表面的油渍。
步骤六：将步骤四所得复合带卷进行拆解，单张箔材厚度约为32～40μm，进行拉矫，得到，板型较好的光亮镍钛形状记忆合金箔材卷带。
步骤七：采用连续退火炉进行连续光亮恢复弹性热处理，使用氩气保护，恢复弹性热处理工艺500℃，1m/min。
步骤八：采用双砂带在线抛光机进行表面抛光，获得厚20～30μm，宽300mm以上，板型较好，且具有超弹性能的镍钛形状记忆合金箔材。恢复弹性热处理后箔材性能如图9所示。
四组实验所生产的镍钛形状记忆合金箔材的力学性能，具体情况如图10—13所示。
通过控制镍钛形状记忆合金箔材恢复弹性热处理制度，采用连续退火炉使箔材通过在线恢复弹性热处理手段，获得强度超过1300MPa的超弹性能的镍钛形状记忆合金箔材。
以上对本申请所提供的一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (5)
1.一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
步骤一：选取成分合适、相变温度符合要求、厚度在2～3mm，长度为6～7m，宽度350mm左右的热轧镍钛形状记忆合金板材；
步骤二：将步骤一制得热轧镍钛形状记忆合金板材两端焊接不锈钢带材，经过四辊轧机两个轧程的带张力轧制；
步骤三：将步骤二制得的冷轧镍钛形状记忆合金带卷进行在线清洗、在线退火、在线清洗、表面修磨、干燥、裁边，获得厚度0.49mm，宽度320mm的镍钛形状记忆合金带卷，将10张同尺寸的镍钛形状记忆合金带卷，通过叠层板包套的方式制备复合坯料，同时在复合坯料两个端头焊接牵引不锈钢带；
步骤四：将步骤四所得复合带卷进行拆解，单张箔材厚度约为32～40μm，进行拉矫，得到板型较好的光亮镍钛形状记忆合金箔材卷带；
步骤五：将复合坯料经过四辊轧机四个轧程的带张力轧制；
步骤六：将所述的镍钛形状记忆合金箔材卷，通过在线清洗，清洗材料表面的油渍；
步骤七：采用连续退火炉进行连续光亮恢复弹性热处理，使用氩气保护，恢复弹性热处理工艺500℃，1m/min；
步骤八：采用双砂带在线抛光机进行表面抛光，获得厚20～30μm，宽300mm以上，板型较好，且具有超弹性能的镍钛形状记忆合金箔材。
2.根据权利要求1所述的一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，其特征在于：步骤一种，对板材表面进行打磨处理，确保Ra≤0.4μm，表面无肉眼可见的坑、夹杂、裂纹等缺陷。
3.根据权利要求1所述的一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，其特征在于：步骤二中，第一轧程，轧制后制得1.06mm冷轧带卷，轧制变形量见表1，轧制后采用6m连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，2m/min；第二轧程，轧制后制得0.53mm冷轧带卷，轧制变形量见表2，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，4m/min。轧制过程中，严格控制变形量及轧辊的表面粗糙度，轧制速度不超过5m/min。
4.根据权利要求1所述的一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，其特征在于：步骤三中，叠层板包套的方式为在冷轧镍钛形状记忆合金带卷上下层分别包上1mm厚的不锈钢薄材，不锈钢边部采用点焊。
5.根据权利要求1所述的一种镍钛形状记忆合金箔材的生产方法，其特征在于：步骤四中，经过的四个轧程包括：第一轧程，轧制后制得3.49mm冷轧复合带卷，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，1m/min；第二轧程，轧制后制得1.76mm冷轧复合带卷，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，1.5m/min；第三轧程，轧制后制得0.87mm冷轧复合带卷，轧制后采用连续退火炉进行连续光亮退火，使用氩气保护，退火工艺750℃，2m/min；
第四轧程，轧制后制得0.45mm冷轧复合带卷。
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