鈦鎳形狀記憶合金是能將自身的塑性變形在一定溫度下自動(dòng)恢復(fù)原始形狀的特殊合金，其特殊的組織決定此類金屬具有一定延展性、耐磨性、抗腐蝕、超彈性等優(yōu)異的特性。其伸縮率在20%以上，疲勞壽命達(dá)1×107 h，阻尼特性比普通的彈簧高10倍[1]，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)學(xué)等方面。自20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)鈦鎳形狀記憶合金，便引起了科研人員的極大興趣，并逐步在一些領(lǐng)域得到了應(yīng)用。隨著研究的深入，鈦鎳合金的各類加工手段不斷拓寬，產(chǎn)品類型也多種多樣。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于鈦鎳合金的加工主要集中在絲材、棒材、鍛件、板材等方面，而厚度＜1 mm的薄板材鮮有報(bào)道。此次鈦鎳形狀記憶合金薄板試制不但將合金成分控制在更窄的范圍內(nèi)，并且對(duì)H、O、N三種雜質(zhì)元素進(jìn)行了很好控制。最終通過進(jìn)一步加工，生產(chǎn)出化學(xué)成分及力學(xué)性能均能達(dá)到Y(jié)S/T1076—2015要求的鈦鎳形狀記憶合金薄板成品。本試驗(yàn)從熔煉、鍛造、軋制的工藝路線開展，并參考了鈦鎳合金絲材生產(chǎn)的一些工藝參數(shù)，從而成功試制出厚度0.6 mm的鈦鎳合金薄板。
1. 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)工藝路線為：真空感應(yīng)熔煉+真空電弧熔煉—鍛造—軋制。將雙真空熔煉的鑄錠切除頭尾，然后車光，再經(jīng)過空氣錘鍛打(鍛后扒皮)、熱軋至2 mm左右(軋制過程須換向)，進(jìn)一步通過冷軋結(jié)合中間退火，得到試制要求的鈦鎳合金薄板，最終經(jīng)過真空熱處理及分析檢測(cè)，成功制備出表面良好、性能合格的Ti-Ni形狀記憶合金薄板。
2. 結(jié)果與分析
2.1 熔煉
采取真空感應(yīng)熔煉+真空電弧熔煉(VIM+VAR)的方式。此工藝需要適當(dāng)控制冶煉溫度和精煉時(shí)間，這樣能夠有效地控制雜質(zhì)含量。在熔煉過程中，隨著金屬液與坩堝間較長(zhǎng)時(shí)間接觸并未因此引起碳含量的增加，原因是坩堝內(nèi)壁形成一層光滑致密的薄膜，在熔煉中它有效地阻擋了Ti-Ni液相與固相界面間碳原子的擴(kuò)散。此外，嚴(yán)格把關(guān)原材料的使用狀況，通過改變合金加入方式，能夠更好地控制合金成分。采用特殊材質(zhì)的坩堝，將使得雜質(zhì)元素(H、O、N)控制在較低水準(zhǔn)。結(jié)合兩步法熔煉，試制的鈦鎳合金鑄錠組織均勻，易加工，且成分更加優(yōu)越。圖1為扒皮后的鈦鎳合金鑄錠，化學(xué)成分如表1所示。
