Kako se proizvodi Nitinol ingot bar?

2024-12-17 22:26:46

Nitinol ingot bar proizvodnja je sofisticiran proces koji kombinuje precizno inženjerstvo i naprednu metalurgiju. Proizvodnja nitinolnih poluga počinje pažljivim odabirom i topljenjem nikla i titana visoke čistoće u određenim omjerima. Ova rastopljena smjesa se zatim lijeva u ingote primjenom tehnika vakuumskog indukcijskog topljenja ili vakuumskog lučnog pretopljenja. Rezultirajuća šipka nitinola podvrgava se nizu termičkih tretmana i koraka mehaničke obrade kako bi se postigla jedinstvena memorija oblika i superelastična svojstva. Ovi procesi uključuju homogenizaciju, vruću obradu, hladnu obradu i precizne termičke obrade. Konačna šipka ingota nitinola pokazuje izuzetne karakteristike, uključujući efekat memorije oblika, superelastičnost i biokompatibilnost, što ga čini neprocjenjivim u raznim industrijama kao što su medicinski uređaji, svemirska i automobilska primjena.

nitinol štap

Odabir i priprema sirovina

Odabir nikla i titana visoke čistoće

Proizvodnja nitinol ingota počinje pažljivim odabirom sirovina. Nikal i titan visoke čistoće su bitne komponente, koje se obično nabavljaju od renomiranih dobavljača. Čistoća ovih elemenata je ključna, jer čak i manje nečistoće mogu značajno uticati na konačna svojstva legure nitinola. Proizvođači često koriste nikl sa čistoćom od 99.99% ili više i titanijum sa čistoćom od 99.95% ili više. Ovi visokokvalitetni materijali osiguravaju konzistentnost i pouzdanost rezultujućih nitinol ingota.

Precizna kontrola kompozicije

Postizanje željenih svojstava u nitinol poluge zahtijeva preciznu kontrolu nad sastavom legure. Tipičan sastav nitinola sastoji se od približno 55% nikla i 45% titana po težini, iako se mogu napraviti male varijacije kako bi se prilagodile specifične karakteristike. Napredna oprema za vaganje i mjerenje koristi se kako bi se osiguralo kombinovanje tačnih proporcija nikla i titanijuma. Ova preciznost je kritična, jer čak i mala odstupanja u sastavu mogu dramatično promijeniti temperature transformacije i mehanička svojstva konačnog nitinolnog proizvoda.

Priprema pre topljenja

Prije početka procesa topljenja, sirovine se podvrgavaju temeljnom čišćenju i pripremi. Ovaj korak uključuje uklanjanje svih površinskih zagađivača ili oksida koji bi mogli ugroziti čistoću konačne legure. Nikl i titanijum se često čiste ultrazvučnim kupkama ili hemijskim tretmanima kako bi se osigurala netaknuta površina. Dodatno, materijali se mogu rezati ili oblikovati u određene oblike kako bi se olakšalo jednolično topljenje i miješanje tokom narednih faza proizvodnje. Ova pedantna priprema postavlja temelje za visokokvalitetne nitinol ingote.

Tehnike topljenja i livenja

Vakuumsko indukcijsko topljenje (VIM)

Vakuumsko indukcijsko topljenje je tehnika koja se široko koristi u proizvodnji nitinolnih ingota. Ovaj proces uključuje topljenje nikla i titanijuma u vakuumskom okruženju pomoću elektromagnetne indukcije. Vakuumski uslovi sprečavaju oksidaciju i kontaminaciju rastopljene legure, obezbeđujući visoku čistoću. Indukcijsko grijanje omogućava preciznu kontrolu temperature i ravnomjerno miješanje sastavnih elemenata. Kako se materijali tope, formiraju homogenu tekućinu koja se zatim pažljivo sipa u kalupe kako bi se stvorio početni oblik ingota. VIM je posebno efikasan za proizvodnju velikih količina nitinola konzistentnog sastava.

Vakuumsko lučno topljenje (VAR)

Još jedna napredna metoda koja se koristi u nitinol ingot bar proizvodnja je Vacuum Arc Remelting. Ova tehnika uključuje upotrebu potrošne elektrode napravljene od početnog VIM ingota. Elektroda se topi u vakuumskoj komori pomoću električnog luka, a rastopljeni metal se skuplja u vodeno hlađeni bakarni lončić. VAR nudi nekoliko prednosti, uključujući dalje pročišćavanje legure, poboljšanu homogenost i smanjenje zaostalih plinova ili inkluzija. Rezultirajući VAR ingoti često pokazuju superiorna mehanička svojstva i ujednačeniju mikrostrukturu u poređenju sa samim VIM ingotima.

Stvrdnjavanje i hlađenje

Nakon procesa topljenja, rastopljeni nitinol se podvrgava kontrolisanom očvršćavanju i hlađenju. Ova faza je kritična u određivanju mikrostrukture i svojstava nitinol ingota. Brzine hlađenja se pažljivo upravljaju kako bi se postigla željena struktura zrna i distribucija faza. Brzo hlađenje može rezultirati finijim zrnima, dok sporije hlađenje omogućava kontroliraniji rast kristalnih struktura. Neki proizvođači koriste specijalizirane tehnike kao što je usmjereno skrućivanje kako bi poboljšali specifična svojstva nitinol ingota. Stvrdnuti ingot se zatim ostavlja da se ohladi na sobnu temperaturu pod kontroliranim uvjetima kako bi se spriječila toplinska naprezanja i osigurala uniformnost u cijelom materijalu.

Obrada nakon livenja i termička obrada

Homogenizacija i vruća obrada

Nakon što je nitinol ingot šipka izlivena i ohlađena, ona prolazi kroz niz koraka naknadne obrade kako bi se poboljšala njena struktura i svojstva. Prvi veliki korak je homogenizacija, gde se ingot zagreva na visoke temperature (obično oko 900-1000°C) tokom dužeg perioda. Ovaj proces pomaže da se eliminišu bilo kakve kompozicione nehomogenosti koje su nastale tokom skrućivanja. Nakon homogenizacije, nitinol ingot šipka se podvrgava procesima vruće obrade kao što je kovanje ili ekstruzija. Ove tehnike pomažu u razbijanju odlivene strukture, poboljšavaju ukupnu uniformnost materijala i započinju oblikovanje ingota u upotrebljivije oblike. Vruća obrada se obično izvodi na temperaturama iznad tačke rekristalizacije nitinola kako bi se osigurala optimalna obradivost i strukturno prefinjenost.

Hladna obrada i srednje žarenje

Nakon toplog rada, nitinol ingot bar podvrgava se procesima hladne obrade kako bi dodatno poboljšao svoju strukturu i dao specifična mehanička svojstva. Hladna obrada može uključivati ​​tehnike kao što su izvlačenje, valjanje ili savijanje, koje se izvode na temperaturama ispod tačke rekristalizacije. Ovaj korak povećava snagu i tvrdoću materijala dok smanjuje njegovu duktilnost. Međutim, prekomjerna obrada na hladnom može dovesti do stvrdnjavanja i lomljivosti. Da bi se ublažili ovi efekti i održala obradivost, često se koriste srednji koraci žarenja. Ovi tretmani žarenja uključuju zagrijavanje nitinola na određene temperature kako bi se ublažila unutrašnja naprezanja i djelimično vratila duktilnost bez potpune prekristalizacije materijala. Kombinacija hladne obrade i srednjeg žarenja omogućava preciznu kontrolu konačnih mehaničkih svojstava nitinol ingota.

Toplinska obrada konačne memorije oblika

Poslednji i najkritičniji korak u proizvodnji nitinol ingota je termička obrada sa memorijom oblika. Ovaj proces je ono što materijalu daje jedinstvenu memoriju oblika i superelastična svojstva. Toplotna obrada obično uključuje zagrijavanje nitinola na temperature između 400-550°C u određenom trajanju, nakon čega slijedi brzo hlađenje. Točni temperaturni i vremenski parametri pažljivo se određuju na osnovu željenih temperatura transformacije i mehaničkog ponašanja finalnog proizvoda. Tokom ove termičke obrade, kristalna struktura nitinola prolazi kroz faznu transformaciju, poravnavajući atome na način koji omogućava reverzibilni efekat memorije oblika. Neki proizvođači mogu koristiti više ciklusa toplinske obrade ili ih kombinirati s mehaničkom obukom kako bi dodatno poboljšali i stabilizirali svojstva memorije oblika nitinol ingota.

zaključak

Proizvodnja nitinol poluge je složen i precizan proces koji kombinuje napredne metalurške tehnike sa pažljivom kontrolom u svakoj fazi. Od odabira sirovina do finalne termičke obrade, svaki korak igra ključnu ulogu u određivanju jedinstvenih svojstava ove izuzetne legure. Rezultirajuće šipke nitinol ingota služe kao temelj za bezbroj inovativnih aplikacija u različitim industrijama, pokazujući snagu pametnih materijala u modernom inženjerstvu i tehnologiji. Ukoliko želite da dobijete više informacija o ovom proizvodu, možete nas kontaktirati na baojihanz-niti@hanztech.cn.

reference

1.Otsuka, K., & Wayman, CM (urednici). (1999). Materijali za pamćenje oblika. Štampa Univerziteta Cambridge.

2. Duerig, T., Pelton, A., & Stöckel, D. (1999). Pregled medicinske primjene nitinola. Nauka o materijalima i inženjerstvo: A, 273, 149-160.

3. Mohd Jani, J., Leary, M., Subic, A., & Gibson, MA (2014). Pregled istraživanja legure sa memorijom oblika, primjene i mogućnosti. Materijali i dizajn (1980-2015), 56, 1078-1113.

4. Elahinia, MH, Hashemi, M., Tabesh, M., & Bhaduri, SB (2012). Proizvodnja i obrada NiTi implantata: pregled. Napredak u nauci o materijalima, 57(5), 911-946.

5.Frenzel, J., George, EP, Dlouhy, A., Somsen, C., Wagner, MFX, & Eggeler, G. (2010). Utjecaj Ni na martenzitne fazne transformacije u legurama sa memorijom oblika NiTi. Acta Materialia, 58(9), 3444-3458.

6. Pelton, AR, Dicello, J., & Miyazaki, S. (2000). Optimizacija obrade i svojstava medicinske nitinol žice. Minimalno invazivna terapija i srodne tehnologije, 9(2), 107-118.

Kupci su također gledali