[发明专利]一种高纯净度镍钛合金材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高纯净度镍钛合金材料的制备方法，它涉及镍钛合金材料制备技术领域。包括以下步骤：1、选用高纯原材料；2、采用真空感应熔炼工艺制备镍钛铸锭；3、对铸锭去除冒口、表面车光后，锻造成棒材，并对棒材表面车光；4、采用电子束重熔工艺将棒材熔炼成铸锭，获得高纯净度镍钛合金材料。本发明制备方法简单，制备得到的镍钛合金不但纯净度高，其中非金属夹杂物最大尺寸小于10μm，含量小于0.5%，而且成分均匀性与相变温度一致性好，同一铸锭不同部位的相变温度偏差小于3℃，可以满足镍钛合金材料的高疲劳应用场景需求。

技术领域

本发明涉及的是镍钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种高纯净度镍钛合金材料的制备方法。

背景技术

镍钛合金是一种具有多种技术应用价值的功能材料。它具有奇特的形状记忆效应、超弹性和阻尼性，也具有优良的耐磨耐蚀性，同时还具有优良的机械性能，其应用范围非常广泛，涉及医疗、航空航天、机械、电子、化工、能源和建筑等领域。

提高合金材料的纯净度是目前镍钛合金领域的一个重要研究方向。这对提高镍钛合金元器件的疲劳寿命具有重要意义。镍钛合金材料的纯净度是指材料内部的非金属夹杂物（TiC与Ti₄Ni₂O_x）与孔隙的大小、含量与分布。这些技术参数取决于原材料、熔炼方法以及后续材料加工的热机械过程。

国内镍钛合金材料的熔炼方法一般采用真空感应熔炼，坩埚材料采用石墨坩埚或氧化钙坩埚。这种工艺制备的镍钛合金材料能够满足大部分应用场合，但是其纯净度只能达到以下水平：非金属夹杂物最大尺寸小于39μm，含量小于 2.8%（包括孔隙）。这种普通水平的镍钛合金材料不能满足高疲劳要求的应用需求，比如心脏瓣膜用镍钛支架、电驱动用超细丝等。

电子束熔炼是一种20世纪50年代开始发展起来的特种冶金技术，它具有突出的优点：工作真空度高，非常有利于去除气体、非金属夹杂物及金属杂质。电子束熔炼已广泛应用于难熔金属、高温合金、精密合金、半导体材料和一些具有特殊用途钢种的熔炼。

然而，由于镍钛合金对成分十分敏感，镍含量的微小波动会造成相变温度的较大变动。一般来说镍含量每变化 0.1wt%，相变温度变化约 10℃。电子束熔炼由于真空高、温度高的特点，元素挥发大，因此较难保持成分的一致性。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种高纯净度镍钛合金材料的制备方法，制备方法简单，既能获得高纯净度的镍钛合金，又能保持成分与相变温度的一致性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种高纯净度镍钛合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1、选用高纯原材料；

2、 采用真空感应熔炼工艺制备镍钛铸锭；

3、对铸锭去除冒口、表面车光后，锻造成棒材，并对棒材表面车光；

4、采用电子束重熔工艺将棒材熔炼成铸锭，获得高纯净度镍钛合金材料。

作为优选，所述步骤1中的高纯原材料，其中钛材料氧含量低于 300ppm，碳含量低于 100ppm，布氏硬度低于 87HB；镍材料为 Ni9999。

作为优选，所述步骤2中的真空感应熔炼工艺采用氧化钙坩埚作为熔炼坩埚，熔炼的镍钛铸锭碳含量小于 100ppm。

作为优选，所述步骤3中的锻造按照轴向墩粗，径向拔长的方法将铸锭锻造成棒材。

作为优选，所述步骤4的电子束重熔所用镍钛锻棒与铸锭坩埚直径比小于 1:2。

作为优选，所述步骤4的电子束重熔过程中，控制熔炼真空小于1*10^-2Pa；控制熔炼速度小于10kg/h。

作为优选，所述步骤4的电子束重熔使用的棒材由单个的感应熔炼铸锭制备而成。