镍钛合金丝熔点？

发布时间：2024-09-18 07:39编辑：冶金属归类：金属行情

一、镍钛合金丝熔点？

很难有固定的熔点

镍钛合金难点在于:镍的熔点在1453度、钛的熔点为1668度、铁的熔点为1535度，这种热熔温度的差别表现在当进行镍钛合金与不锈钢焊接时，镍钛中的钛和镍与不锈钢的熔点不同，热熔及热固化的温差常导致互熔困难。焊接镍钛与不锈钢时，焊接面常形成龟裂和生成易脆的钛化铁带。镍钛合金在高温焊接过程中极易导致氧化和丧失镍钛合金的超弹性。因此，通常的熔焊方式和端部对焊的材质差异并不适合镍钛与不锈钢这两种不同材质的的焊接连接，因此传统的焊接方式需要改进。

二、镍钛合金丝是怎么制成的？

镍钛合金丝的加工方法，包括以下步骤：

步骤一、将镍钛形状记忆合金丝材一端磨成锥形穿入0～40％变形量的拉丝模具中；

步骤二、将穿模完成的镍钛形状记忆合金丝材穿过管式电阻炉，设定温度600℃～800℃进行在线退火并冷拉拔至特定尺寸；

步骤三、重复步骤一和步骤二，直至镍钛形状记忆合金丝材冷拉拔至所需尺寸。

镍钛合金丝材最初的直径尺寸为0.6mm～5.0mm。

三、镍钛合金丝怎么通过热处理降低其相变温度？

摘要：变形温度对形状记忆和超弹性镍钛 (Nitinol) 合金的机械性能的影响已得到研究并有详细记录。在确定设备在环境温度或体温下在应变下部署和维护时的有效性时，必须考虑材料特性和最终设备遇到的环境。在设备设计中，了解所提供线材的热机械历史非常重要。然而，在推导转变温度与一系列机械性能之间的关系方面缺乏数据。医疗设备工程师通常通过定型过程来定制医疗设备应用中使用的线材的最终材料特性。在这种类型或类似工艺中对镍钛诺线进行热处理有助于获得所需的形状以及在最终表面制备之前达到目标活性 Af。这些加工步骤会影响疲劳寿命。通过旋转梁疲劳测试应用交替拉伸和压缩状态，可以生成数据来预测镍钛诺线的预期寿命。具有不同活性奥氏体表面处理温度的试样已受到多个应变水平的影响。此类研究的相关性涉及疲劳数据的生成，补充了热数据和机械数据，为设计工程师提供了用于开发镍钛合金线植入物的更多信息。

一、简介

通过热机械加工，包括冷拔、层间退火和训练热处理，生产出超弹性医用级镍钛合金丝。在定型或直接退火工艺之后，最终的活性奥氏体表面处理值被灌输到镍钛诺材料中。该过程直接影响镍钛诺材料的结构、性能和最终性能。将通过旋转梁疲劳试验 (RBT) 探索这种热特性的含义及其对特定环境疲劳寿命的影响。在之前的一项研究中，暴露于各种时效热处理的镍钛诺管材的疲劳行为产生了 Active Af 为 25°C +/- 2°C 的材料。使用已知的平均应变和不同的交替应变，没有发现这些材料疲劳的主要趋势。目前的研究主要集中在零平均应变条件下的 0.323 mm 镍钛诺（Ni 55.8wt%-Ti；Ti49.2at%，Ni50.8at%）线材。当金属丝旋转时，位于顶点的外表面会受到拉伸和压缩状态的周期性应力逆转。目的是破译疲劳寿命趋势是否可以通过操纵产品的活性奥氏体表面处理来实现，通过类似的处理，同时提供不同测试温度的结果。此外，当工程师遇到材料选择问题时，必须重点关注机械性能和热性能之间的关系。事实证明，使用旋转梁疲劳测试作为寿命预测工具有助于对植入的线材项目得出结论，以及利用镍钛合金线材的温度依赖性。

正如 Pelton 等人研究的那样，镍钛诺的机械性能变化与克劳修斯-克拉佩龙关系的热性能变化密切相关：

式中，σ为平台应力，T为试验温度，ε为相变应变，ΔH为单位体积相变焓。如图 1 所示，活性 Af 为 11°C 的超弹性镍钛诺线随着测试温度和活性 Af 之间的差异增加而表现出上部平台应力增加。

图 1：测试温度对 Active Af 为 11°C 的镍钛合金丝的影响。

这种测试方法的目的是为那些使用医疗设备的工程师提供有关镍钛合金超弹性线的温度敏感性的更多信息。为当前研究完成的线材拉伸测试遵循与先前发表的作品中发现的类似趋势。已经发现拉伸测试以及疲劳测试的温度是最重要的。微调适当的 Active Af 对于评估镍钛诺性能同样重要。除了超弹性 NiTi 线材的拉伸测试外，克劳修斯-克拉佩龙关系还适用于 RBT。通过利用六个不同的测试温度 ΔT 和 Active Af，可以得出拉伸测试数据的相关性。

图 2 显示了在 Ø=2.16 mm 的供应材料中发现的夹杂物。这些非均匀的微观不连续性被发现为单个颗粒或长纵梁，很好地分散在 NiTi 基体中。扫描电子显微镜-背散射电子成像 (SEMBEI) 显示发现的最长暗特征。在测试体积内，特征是多种尺寸的夹杂物和空隙的组合。根据能量色散 X 射线光谱 (EDS)，在 5000 倍放大后，图 2 中的特定夹杂物含有的钛多于周围 NiTi 的主体。

图 2：在 5000X 下 2.16 毫米原材料上发现的典型特征。

二、材料和方法

来自同一钢锭截面的镍钛诺圆线从 2.16 毫米冷加工到 0.323 毫米，在最终拉丝模具序列中名义上减少了 45% 的面积。然后将材料直接退火以显示以下活性 Af 值：3.20°C、12.0°C 和 20.8°C，通过弯曲和自由恢复进行测试。这三种材料条件的直接退火工艺是在相同的惰性气氛、温度下的时间和张力下完成的。热处理温度是镍钛丝加工过程中唯一需要调整的变量。正如所记载的那样，镍钛合金材料中应力和应变随温度变化的依赖性遵循克劳修斯-克拉佩龙关系。该关系表明，在热处理样品时以及随后的测试过程中，必须考虑测试温度与活性 Af 的差异。

拉伸测试和 RBT 测试在标称温度 22.0°C 和 37.0°C 下进行；这些温度被选为最终医疗级线材设备的常见测试和操作温度。使用 Positool 旋转梁 U 型弯曲线材旋转疲劳试验机 (10-040) 来评估 Niti 圆线材的疲劳性能。测试在温控水浴中完成。测试了以下应变水平 (%)：0.80、0.90、1.00、1.50、2.00、2.50。在 2.50% 的最高应变水平下，测试了 10 个样本；在剩余的应变水平上测试了七个样品。测试完成是基于金属丝断裂或达到每个应变水平的用尽标准。测试协议允许线材旋转多达 1 亿个交替周期。材料以每分钟 3,600 转 (RPM) 的恒定频率循环。

三、实验结果

本实验评估了六个 ΔT 值。∆T 的计算方法如下面的公式 2 所示：

温差范围如下：1.20°C、10.0°C、16.2°C、18.8°C、25.0°C和33.8°C。室温机械测试的结果见表 1。在表 2 中，相同材料的平均机械性能是在体温下测试的。在拉伸测试期间，材料循环到 8% 应变，然后恢复到 0% 应变，然后拉至失效。上平台应力在 4% 偏移量下测得。22°C 测试在环境空气中完成，而 37°C 测试在环境室中进行。

表 1：室温下的平均机械特性

表 2：体温下的平均机械性能

图 3 中的下图绘制了表中的数据，以更好地表示测试温度对平台应力的影响。温度变化 15°C 时，上部平台应力会增加大约 7% - 8%。可以推断出材料应力随着 Active Af 的增加而降低，或者换句话说，上平台应力与 ΔT 成正比。

图 3：测试温度对上部平台应力的影响。

镍钛诺疲劳数据通常绘制在 ε-N 曲线上，如图 4 和 5 所示。在体温下，平均疲劳寿命与选定应变水平下的活动 Af 和测试温度之间的 ΔT 成反比。正如预期的那样，当材料在体温下循环时，发现了类似的趋势。这些趋势与拉伸测试的结果一致。从数据中可以推断，如果线材具有更大的应力状态，那么它在交替循环次数更少的情况下更容易发生故障。

图 4：0.323 mm NiTi 线的室温 RBT 测试。

图 5：0.323 mm NiTi 线的体温 RBT 测试。

在室温下，12.0°C 的活性 Af 材料在 0.80% 的应变下达到耗尽，如箭头所示。20.8°C 活性 Af 材料在 0.90% 应变测试期间会耗尽。表 3 列出了室温 (RT) 和体温 (BT) 下拉伸和 RBT 测试的趋势。

表 3：数据趋势

通过使用 SEM-BEI 和 EDS 功能，对断裂表面的形态和化学成分进行了全面评估并进行了比较。断裂面一般位于应力集中的平面和横向平面上，材料中有明显的条纹。没有观察到明显的总塑性变形，例如颈缩或弯曲。此外，断裂表面是典型的疲劳断裂机制，部分是由于其余横截面的韧性断裂机制。发现的外部结构显示出不同程度的钛、碳、氧和不同大小的少量镍。断裂面上的径向标记表明在断裂起点处有一个非金属夹杂物的单一起爆点；其他表面在断裂面上有径向标记，表明每个样品表面的小区域内有多个裂纹起始点。

下图（图 6 和 7）显示了因疲劳断裂而断裂的线段的配合侧（A 和 B）。图 6a 和 7a 显示了嵌入表面的夹杂物，而图 6b 和 7b 显示了缺失缺陷形成的空腔。样品经过热处理以具有 20.8°C 的活性 Af，并在体温下在 0.80% 交变应变下进行 RBT 评估。图 8 中的 EDS 分析显示了主要是 Ti 和 C 化合物的光谱。

图 6a 和 6b：在 1500X 下匹配断裂面 A 和 B。

图 7a 和 7b：在 10000X 下匹配断裂面 A 和 B。

图 8：夹杂物的 EDS 谱

对于大多数线材样品，无论交变应变水平、测试温度和活性 Af 如何，断裂表面都显示出夹杂物和径向标记。在高应变水平下，线材的外表面粗糙且边缘呈锯齿状，如图 9a 所示，而在低应变水平下，线材的外圆度完好无损，如图 9b 所示。一些脆性陶瓷夹杂物 ( 图 10a 和 10b) 分开，可以位于配合面的两侧。在极少数情况下，在观察到的起源区域中不存在夹杂物或预先存在的不连续性，在线断裂表面上发现了小的二次裂纹（图 11）。当观察到有棱角的凹坑，但没有发现夹杂物时，夹杂物可能曾经存在于该位置，但在断裂后脱落。之前的研究也发现了类似的缺陷。

图 9a 和 9b：在 200X 下，2.50% 的高应变水平下的粗糙外线表面和 0.80% 的低应变水平下的光滑外线表面。

图 10a 和 10b：12.0 BT 的 A 面和 B 面 0.80% 脆性夹杂物分裂，位于两个断裂面上，放大倍数为 10000X。

图 11：在 1500X 的断裂面上发现的小二次裂纹。

四、讨论

正如一般趋势所表明的那样，室温下的疲劳寿命远大于那些在体温下测试的样品。此外，室温测试样本的平台应力小于体温测试的样本，这是从拉伸测试中得出的。这两种纪念活动都与克劳修斯-克拉佩龙关系的影响同时发生。应力诱导马氏体 (SIM) 应变水平传统上通过 σ-ε 曲线的加载平台的开始来近似。在此应变水平下，材料将经历相变，其中局部马氏体结构出现在被测材料的母体中。不同的热处理温度应该在样品之间改变这个值。在与测试温差 (ΔT=|1.2°C|) 具有最小 Active Af 的材料中发现了表现出最佳 RBT 磨损寿命的材料。具有最大温度分布 (ΔT=|33.8°C|) 的材料在选定的应变水平下完成的交替循环次数最少。

五、总结与结语

在上述研究中，使用镍钛诺管试图得出具有相同活性 Af 的材料特性的结论。在目前的研究中，Niti 圆线正在调查中，从而避免了 Lopes 等人遇到的测试问题。管子的过早失效归因于管子内径上的缺陷；相反，通过测试圆线样品，消除了这些错误。此外，在推导绝对属性关系时，实心圆线提供了一致的结果，因为内部应力横跨恒定的横截面。

继续研究应该在 SIM 应变水平附近集中测试更大的样本集。从此类测试中积累的数据集将更能代表基体结构的临界相变，这会对材料性能和疲劳性能产生巨大变化。在此初步工作中，并非所有样品都用完了；然而，这项介绍性工作的验证正在进行中。根据生成的 ε-N 曲线，在高交替应变水平下进行的测试表明，样品中增加的应变水平与预期的完整交替周期数成反比。当在 SIM 应变水平附近的中间应变水平进行测试时，由于奥氏体向马氏体结构的局部局部转变，这些值会出现偏差，但大多数情况下都遵循与其他应变水平相似的趋势。当试样制备得当时，DSC 测试可用作奥氏体向马氏体相变的指标，并有助于确定出现 R 相的可能性。最后，相和析出物应在断裂表面确定。

当与拉伸测试结果结合使用时，通过弯曲耐久性测试获得的值对于最终设备设计至关重要。通过初步结果，已经注意到在环境温度和体温下测试的材料的疲劳寿命显示出对 Active Af 的依赖性。相对于 RBT，疲劳寿命和 ΔT 成反比。比较时，活性奥氏体表面处理温度和测试温度差异最小的线材已显示在选定的应变水平下能够承受更多的交替循环。此外，具有离所选测试温度最远的 Active Af 的线材通过拉伸测试表现出更高的加载平台应力，并随后降低疲劳寿命。优化平台、测试温度、Active Af 和疲劳性能的平衡将指导医疗设备工程师选择最合适的镍钛合金丝。

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四、镍铝和铝镍分别是什么？

两者是同一物质，只是叫法不同而已。

铝镍合金别称雷氏合金，具有活性较高的催化性能，干燥的铝镍合金在空气中能自燃，应保存在无水乙醇中。它是一种还原或加氢反应的催化剂，多用于有机合成中。

镍铝合金粉经碱处理，形成骨架镍催化剂（又名雷尼镍催化剂），它具有加氢，脱氢，脱酸，氧化，甲烷化等作用，它广泛应用于石油化工，制药，油脂，香料，染料，合成纤维等工业上，由于骨架镍的催化性高，价格较同类作用的催化剂低，导热性能好，机械强度高，对毒物不敏感等优点，深受各用户欢迎。

五、铝和镍可以焊接吗？

不可以，因为在焊条选用规范上没有此类焊材，所以不能焊。何苦为难自己呢？结构件不能用螺栓连接吗？管道件不能用法兰连接吗？

六、铝镍青铜硬度？

洛氏硬度（HRB）： 200-250 180-240 200-250

C63000 (AMS 4640) 镍铝青铜C63000 镍铝青铜 (AMS 4640) 是一种挤压铝青铜，含有镍，合金化具有的强度和韧性C63000 镍铝青铜 (AMS 4640)是一种挤压或锻造的锻造铝青铜，含有镍，合金化具有的强度和韧性。它用于需要更高机械性能的地方。它用于能源市场的设备、许多其他工业应用。它可用作气门杆、度衬套、气门导管和阀座、齿轮、凸轮、船舶螺旋桨以及螺旋桨螺母和轴。可以锻造和粗加工更大的圆形、环和形状。直径达 3" 的圆的回火为 HR50，拉拔和应力消除，超过 3" 的回火为 TQ50，淬火和回火退火。在锻造状态下，回火为TQ50，淬火并回火退火或020回火，热锻并退火。