毛细管

钛镍形状记忆合金毛细管加工工艺研究

北京有色金属研究总院加工中心(100088) 胡捷 刘力

【摘要】叙述了加工钛镍形状记忆合金毛细管的方法,运用中温静液挤压制坯,轧制与拉拔成型工艺,可以获得性能良好的毛细管材。

关键词 形状记忆合金 毛细管 静液挤压 轧管

StudyofProcessTechniquesofT-iNiShapeMemoryAlloyCapillarity

iNishapememoryalloycapillarityisintroduced.Usingthetech-Abstract AnewprocessforproducingT-nologyofhydrolyticextrusion,tuberollingandcolddrawing,thegoodperformanceofT-iNishapememorya-l

loycapillaritycanbeobtained.

iNishapememoryalloy,capillarity,hydrolyticextrusion,tuberolling,cold-drawingKeywords T-中图分类号:TG306 文献标识码:B

钛镍形状记忆合金是一种重要的功能材料,因其优异的形状记忆功能和超弹性,自20世纪60年代初期发现以来,在航空航天、电子、医疗等诸多领域获得广泛应用。目前我国在形状记忆合金生产领域有了较大进步,但仍存在产品形式单一的问题,线、棒等初级产品多,管、带、箔材的供应相对薄弱,制约了高技术记忆合金产品的开发。

直径 1~3mm,壁厚0 1mm的记忆合金毛细管,在心血管扩张支架等精密医疗器械上有广泛应用。国内已经对支架用记忆合金管的生物相容性、刻蚀方法、表面处理方法等进行了深入研究,但必需的支架用记忆合金毛细管还要依赖进口。

3 结果和讨论

3 1 材料的选择

研究的钛镍毛细管主要用在心脏植入支架上,因此恢复温度必须在人体正常温度范围内。钛镍记忆合金的记忆效应主要与材料成分,杂质含量,加工,热处理制度有关,其中成分因素对恢复温度的影响是主要的。选用北京有色金属研究总院自行研制的Ni51Ti49医用记忆合金,该材料通过临床试验证明有很好的人体生物相容性,并已在人体关节,矫形支架领域获得应用。

表1 记忆合金的成分与相变温度

镍55 6~56%

钛余量%

氧0 1%

碳

Af

Ms-5~-10

0 026%<30

1 工艺方案与设备

为了降低开发成本和便于今后生产应用,记忆合金毛细管工艺研究主要立足于现有的记忆合金加工手段,但在一些工艺路线的选取上,则考虑到毛细管加工的特殊性。如为了提高加工塑性,钛镍合金坯料的杂质含量必须严格控制,为了保证管材的表面质量,较多采用冷加工方式,热处理以真空退火为主。

原料:海绵钛,电解镍。

加工设备:高频真空感应熔炼炉,中温静液挤压机,LD8~163辊轧管机,2t液压拉床,管式真空退火炉等。

3 2 静液挤压开坯

静液挤压的优势一般体现在对难变形材料的加工上,在本项目应用静液挤压方法,则是基于2方面原因,首先,普通挤压方法加工记忆合金管材一样可行并有先例。但是,普通挤压方法由于对模具和挤压力的考虑,获得的管坯尺寸都比较大,而大的挤压管坯对后续冷轧加工很不利。其次,毛细管材加工对管坯的要求比较严格,包括组织结构和内外表面质量,管坯质量不好,很容易在毛细加工阶段产生问题。静液挤压则可以利用非常好的高压润滑性能和3向等静水压力,获得尽可能好的管坯。

挤压试验在有色院自行研制的200t静液挤压机上进行,管坯尺寸25mm,挤压针10mm,挤压出料14mm 10mm,挤压比6。挤压温度650~700 ,采用玻璃加固态润滑剂配置的中温黏塑性介质,管坯和挤压针表面涂高温润滑涂层。3 3 冷轧制坯

3辊冷轧加工是生产精密管材的常用方法,目前

2 主要工艺流程

高频真空感应熔炼→热锻热轧开坯→机加打孔制挤压坯→中温静液挤压制管坯→退火→多道次轧制配合中间退火→多道次长芯杆拉伸→成品。