镍钛合金厚壁管材轧制及管材应用

镍钛合金厚壁管材轧制及管材应用

2025-10-23 10:06:39

镍钛合金厚壁管材轧制是一个复杂的过程,需要精确控制工艺参数和设备运行。以下是关于镍钛合金厚壁管材轧制的一些关键信息:


一、轧制工艺

  •     管坯制备:首先通过机加工或热加工方式制得镍钛记忆合金管坯,管坯的尺寸可根据实际使用需冷加工变形量返算得到。

  •     冷轧:采用三辊冷轧技术将管坯轧制至内径3-8mm,道次加工率控制在10%-25%。每经过2道次轧制后要进行中间退火,退火温度为500-700℃,时间为0.5-1.5小时,以消除加工硬化,恢复材料的塑性。

  •     旋锻:将冷轧后的管材在700-900℃保温20-40min,然后通过旋锻对管材进行加工,道次变形量不超过30%,使内径达到最终尺寸附近。

  •     拉拔:通过拉拔在确保内径达到合适尺寸的前提下,将外径加工至所需尺寸附近,道次变形量为5%-15%。

  •     矫直与磨光:最后通过矫直、外圆磨,得到成品厚壁管材。


镍钛合金厚壁管材轧制中


二、设备选择

  •     冷轧设备:三辊冷轧机是常用的设备之一,它可以提供更均匀的轧制力,有助于控制管材的内径和壁厚尺寸精度。

  •     旋锻设备:旋锻机通过多个锤头对管材进行快速、同步的锻打,能够有效地减小管材的内径,提高管材的尺寸精度和表面质量。

  •     拉拔设备:拉拔机用于进一步调整管材的外径和壁厚,通常需要配备合适的模具和拉伸力控制系统。


三、工艺参数控制

  •     温度控制:在轧制过程中,温度的控制非常关键。例如,冷轧过程中的中间退火温度和时间,以及旋锻前的预热温度和保温时间等,都会影响管材的组织和性能。

  •     道次变形量控制:合理控制道次变形量可以避免管材在轧制过程中出现裂纹、断裂等缺陷,同时也有助于获得良好的组织和性能。

  •     速度控制:轧制速度会影响管材的表面质量和尺寸精度,需要根据具体的工艺要求和设备性能进行调整。



镍钛合金管材凭借其形状记忆效应、超弹性和生物相容性等核心特性,主要应用于医疗领域,同时在部分工业领域也有特定用途,具体如下:


 1. 医疗领域

这是镍钛合金管材最主要、最成熟的应用场景,尤其在介入医疗器械中不可或缺,主要包括:

心血管介入器械:用于冠心病、血管狭窄等疾病治疗,如冠状动脉支架(镍钛管材加工成网状支架,植入后可通过体温恢复预设形状,支撑血管)、血管栓塞弹簧圈(治疗动脉瘤,利用超弹性适应血管形态)。

骨科与牙科器械:如骨科矫正钉、牙弓丝(利用形状记忆效应实现牙齿/骨骼的渐进式矫正)、椎体扩张球囊导管(治疗骨质疏松性椎体压缩骨折,管材制成的球囊可膨胀支撑椎体)。

内镜与微创手术器械:如胃镜/肠镜用活检钳导管、腹腔镜手术器械的柔性杆(利用超弹性保证器械在体内的灵活弯曲,同时维持结构强度)。

其他医疗用途:如止血夹、引流管支架等,均依赖其生物相容性和形状稳定性。


 2. 工业与其他领域

航空航天领域:如管路连接接头(温度变化时自动密封,避免泄漏)、卫星展开机构的支撑管材(发射时收缩,入轨后恢复预设形状)。

机械与自动化领域:如温控阀门(温度触发形状变化,实现自动开关)、精密弹簧(超弹性使其疲劳寿命远高于传统金属弹簧)。

消费电子领域:如部分高端眼镜架的鼻梁/镜腿管材(超弹性可避免变形或断裂)、智能穿戴设备的柔性结构件。