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1、NiTiNb合金包套热挤压工艺实验丁閃刈庁状记忆沖金热挤圧成劇技术到口前为上辻没仃在工业兀产小广泛的应用.因为该合金变形抗力大.需要在高温下挤压需处理好挤压过程中坯料的保骚和润滑，否则还会加重NiTiNb合会在加热和变形中的吸氧倾向.以而导致挤乐管材出现偏心、裂纹和皱折等缺陷。因此TiNiNb金高温播圧比技更朵乩址度较大有限元法（FEM）模拟管材热挤压过程无疑是一种改进趋挤压成型技术降低试验成本的捷径，但是有限阮模拟结果建立在合理的数学摸型和理想边界条杵的前提下.其准确性是要迪过实验研兗方法來验证的.鉴此.TiNiNbf;状记忆沖金热挤压实螫研咒寿法对于改善该含金的挤圧成型工艺也很必要.也承为
2、针对规恪为f40mmx5mm的TiNiNb合金包奈热挤压实醴过程因实验过程比较复朵，试验成本殺高.常实验是rti諾家港华裕有色金鳩村料有限埜司完成.6.2实验材料及设备本卖鉴材料?jNiTNbfe将垢炼好的该合金在区009探温两小时后.热锻咸直徒为轴xmm的圜棒.耕后镣即眈的内孔.管坯长度200mm包套材料选为營铜.内包套厚度为OJmm,外包套厚度为Irmn将管坯内外我面及上卜购个端面都用養fl!材料包覆.从而使N辽iNb合金管坯不再屣露在空气中，紫铜和诗坯之间淤用适当润淆.实骚设备为的加卧式挤圧机如图所示.实骚设备主要技术董数见表乱1所示.ft竭挤压机主要工具的配套尺寸及制管规格设计挤压模具
3、.罔62为挤压机及主要挤压工具的简易装配挤乐模具材料为髙温合金材料GH4169,采用电EH織热顼热炉预热管坯及模具.上&】600113式卅圧札収坡P池Tahk6.1Minlectuiicalpecifk茧tkwot6DK)itioiizonulextruitHimacliiike挤压部彷挤压陆播压力/kNf*FE速度Anm/*挤JTf亍程An他LI筒行裡力runR.jJtiHtiIK荷内rmtn600012090050400M3.|0Dt120图660010-式挤压机600thorizontalextrusionmachine123456血Ll图6.2挤压机及主嬰挤压I：口简易装配国Fig6.
4、2Simpleassemblydrawingsofextrusionmachineandextrusiontool1挤压轴:2.针座；3.挤压龍中村;4.挤压倚内村:5.挤压凹模：6-模址：7模解；8.管坯：9挤压垫：10.挤压芯悴6.3包套挤压实验挤压工艺流程NiTiNb合金管材挤压流程图如下所示：简明流程：坯锭挤压一孔制明细流程图如下：挤压工艺参数选择本次NiTiNb合金管材挤压所选工艺参数为面该合金数值模拟挤压工艺参数保持一致，挤乐比为5.3,挤出管材外径为p40mm,内径为p30mm因为该合金热挤压要求润滑剂具仃润滑和保温的作用，采用包铜套和石墨乳润滑，同时挤压筒.挤斥垫片等和管坯右直
5、接接触的挤乐工件表而也要用润滑剂处理，此处采用石墨润滑.管坯在加热到800*C后保温两个小时后，移至U经预热好的挤压筒内进行挤压实验。表6.2NiTi金挤压工艺參数Table62Extrusionprocess|aran)etersofNiTiNballoy挤乐比凹模模角挤斥楼貝沿度r坯料预热温度C挤压速度inn)/s润滑5.34540080075包铜套+石刚乳6.4挤压实验结果与模拟结果对比6.4挤压件成型情况管坯在挤压机上挤出后，切除压余，将挤压后制件至于大气中一小时进行退火，然后用HNOj洗除紫铜包套，然后进行冷孔和桥直等后续处理。NiTiNb合金经包套热挤压及后续处理后所得到的管材如国
6、63所示，其中左图为NiTiNb形状记忆合金管材,右图为用同种挤压方法挤压所得的TA2合金。实验结果表明，NiTiNb合金管材在预热温度820-C,挤压比53,挤压速度75mm的条件下，加铜包套热挤压可以成形.且成形后制件质虽较好.图6.3挤圧成型所得讦件图挤压过程中遇到的问题包套热挤压的过程中很多时候包套会发生破损现象，出现这种现象的原因很多.例如被挤乐材料与包套材料的抗拉性能相差太大，加热隘度过髙或加热时何过长，包套厚度太薄,润滑条件不好等.为了减小包套破损的可能性.尽虽选择在挤圧温度卜，抗拉性能与被挤用金屈朋相似的材料作，选择厚度适当的包套，加热温度不宜过高.图6.4为NiTiNb合金管
7、材包套热挤压过程中包套破裂图，图中包套厚度为0.5mm.从图中可以看出包套般在金屈即将流入凹模I处首先发生破裂.随着挤压的进行，变形区内包套的破裂会越来越严巫.金属顶端和挤压垫接触的部位.包套也极易破裂，孔内包套破裂迹象并不明显，因此本次挤压外包套及上下端而的厚度略大于内包套厚度。因此实骏采用外包套及上下端面为1mm,内包套为0.5mmrTp8fatufG|C)TemperaureIC)图6.4NiTiNbfT金铮M包套热挤乐过程中包奁破裂Fig6.4ThesheallisfraclureofNiTiNballoyduringsheathedextrusionprocess挤压力计算及与模拟结
8、果对比适用r工程便用的挤压力可以根据切块法、上限法和经齡公式等方法计算出具体的挤压力数值。本小结根据随动穿孔针挤乐管材(穿孔针随挤压杆i起移动，未变形部分与穿孔针间无相对运动)的挤压力计算公式，计算该管材包套挤斥实验的挤乐力.计算公式如下卩乃：5=5(1+盘cog乍)In入+韋+盘.磊(6.1P=(T);(Dt2-d2)(6.2)式中巧挤压时的应力40mm-5mm的TiNiNb合金包套热挤压实验方法和试验过程进行说明。并分析了挤压过程中可能出现的缺陷及解决方法挤爪过程中包套厚度的选择和管坯与包套间的润滑工艺也很重耍。本章还利用挤乐力计算经验公式计算出挤压力大小.并和数值模拟汁算处的挤压力值进行
9、比较，经验公式计算的挤压力值略高，但是和模拟挤压力值比较还是相对接近，说明热模拟试验所建立38Ti48Nil4Nb合金的木构关系和NiTiNb合金包套热挤压存限兀敌值模拟结果的可靠性。本论文利用仃限元数值分析软件DEH)RM-3D针对38Ti48Nil4NbA*金进行包套热挤压数值模拟，得出如下结论：1)为了获得NiTiNb合金挤压数值模拟所盅要的参数，通过热压缩实验，得到38Ti48Nil4Nb合金的真应力一真应变曲线。分析|!|线可知当应变速率一定时,温度越高相同应变量下的应变力越小:当温度一定时，应变速率越大,相同应变盘下的应力越大。通过对真应力真应变曲线的一元回归.建立合金髙温流变本构
10、方程，并利用Deform何限元软件，验证该本构方程建立的准确性.2)对NiTiNb合金包铜套热挤压过程进行数值模拟，分析挤压模拟结果发现挤压力先是随着凸模的下压逐渐升高.升高到一定值后，挤压力不再升高而是在某一值上下浮动，在终了阶段挤压力下降。管坯管壁中部温度较髙，从中部向内外表而温度逐渐降低，管坯最高温度发生在变形区内的凹模模口处。挤压过程中，管坯变形区等效应力及等效应变均分布不均匀，管坯最大等效应力发生任凹模模口处，最大等效应变发生在管坯与凹模懊块接触的外表而。挤压速度场分布不均匀，模孔附近的变形区金属流动速度较大，轴向越靠近模几处金属流动速度越大.径向管樂靠近管坯内、外表面附近金属流动速
11、度略小F中间部分金属的流动速度.外表面金属流动速度又小J-内表而金属流动速度。(3)通过分析不同管坯加热温度对挤乐金属流动及挤压力的够响，NiTiNb合金包套热挤压数值模拟管坯加热温度为8()0C时比较适合NiTiNb合金材料包套热挤压成形：对比分析不同挤压速度下挤压力和管坯温度分任情况，得出挤压速度为75mm/s时，NiTiNb合金包套热挤压成形效果较好。NiTiNb合金包套挤压的挤压比选择不仅考虑要获得均匀和较髙的力学性能的管材，还耍考虑挤压工具的强度和挤压机允许的最大压力，经过不同挤压比对挤压力、等效应力和管坯温度的影响分析得出分析挤压比为5.3时能够成型性能较好的NiTiNb合金管材.4)通过分析比较了NiTiNb合金包套热挤压和非包套热挤压度得出：包套挤压管坯整体温度高于普通挤压时管坯的温度，且温度分布梯度较小。包套挤压金屈流动連度分布比非包套挤压均匀，右助于成形质量较高的管材。包套挤乐的挤压力小F相同挤压参数下非包套挤压,且挤压力达到峰值时，所需要的行程较小.NiTiNb合金包套挤乐比非包套挤压管材成效效果好.(5)针对现恪为!4()nnnx5mm的TiNiNb合金包套热挤JE实验方法和试验过程进行说明，岭证了热模拟试验所建立38Ti48Nil4Nb金的本构关系和NiTiNb合金包代热挤压何限元数值模拟确定的挤压工艺参数的可靠性。
NiTiNb合金包套热挤压工艺实验
