镍钛合金高温冷轧管的生产工艺流程

镍钛合金高温冷轧管的生产工艺流程

2025-12-21 09:24:13

镍钛合金高温冷轧管的生产工艺流程需兼顾合金的形状记忆特性、加工塑性和尺寸精度,核心流程为:坯料制备 → 预处理 → 高温冷轧成型 → 热处理 → 精整检验,各环节的关键操作和目的如下:


 1.  坯料制备

     原料熔炼:采用真空感应熔炼或真空电弧重熔技术,将高纯镍、钛原料(镍钛原子比通常为50.5:49.5~51:49)按配比熔炼,避免杂质(如O、C、N)混入,保证合金成分均匀性。

     铸锭开坯:将铸锭加热至900~1100℃,通过锻造或热轧制成空心坯料(荒管),壁厚通常为成品管的3~5倍,外径偏差控制在±0.5mm以内。

     坯料穿孔:若铸锭为实心,需用斜轧穿孔机加工成空心管坯,穿孔温度850~950℃,确保内孔光滑无裂纹。


真空熔炼炉



 2.  预处理

     均匀化退火:将管坯加热至900~1000℃,保温4~8h后随炉冷却,消除铸态组织的成分偏析,细化晶粒,提升后续加工塑性。

     表面清理:采用机械打磨或酸洗(硝酸+氢氟酸混合液)去除管坯表面的氧化皮、油污和缺陷,防止轧制时划伤管材或损坏模具。

     润滑处理:在管坯内外表面均匀涂覆高温专用润滑剂(石墨基或玻璃粉基润滑剂),减少轧制过程中模具与管材的摩擦磨损。


 3.  高温冷轧成型(核心工序)

     温度控制:将管坯加热至300~500℃(低于再结晶温度,高于室温),通过专用加热炉精准控温,避免温度过低导致脆裂,或温度过高引发动态再结晶。

     多道次轧制:采用二辊或三辊冷轧管机,按预设道次进行小变形量轧制,每道次变形量5%~15%。

       首道次:侧重减壁,调整管材的壁厚均匀性;

       后续道次:逐步减径,逼近成品的外径和壁厚尺寸。

     中间退火:每轧制2~3道次后,进行中间退火(400~600℃,保温0.5~2h),消除加工硬化,恢复合金塑性,避免后续轧制开裂。


 4.  热处理(关键性能调控工序)

     固溶处理:将冷轧后的管材加热至700~850℃,保温10~30min后快速水冷,获得过饱和奥氏体组织,为形状记忆效应和超弹性奠定组织基础。

     时效处理:根据应用需求,在300~500℃保温1~4h,析出细小的TiNi相,调整合金的奥氏体转变温度(As、Af点),匹配不同场景的使用温度(如医用支架需Af点接近人体温度37℃)。


 5.  精整与检验

     定径矫直:采用定径模具或液压矫直机,修正管材的椭圆度和弯曲度,保证外径公差≤±0.01mm,直线度≤0.5mm/m。

     表面精处理:通过抛光、电解研磨去除表面微小划痕,使表面粗糙度Ra≤0.2μm;必要时进行钝化处理,增强表面耐腐蚀性。

     性能与尺寸检验

       尺寸检测:用激光测径仪、壁厚仪检测内外径、壁厚均匀性;

       力学性能:测试抗拉强度、延伸率、超弹性回复率;

       功能性能:检测形状记忆效应(变形后加热恢复率)、奥氏体转变温度;

       无损检测:采用涡流探伤、超声波探伤排查内部裂纹、气孔等缺陷。

     成品包装:洁净环境下密封包装,防止表面氧化或污染。



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