【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金丝材加工，具体涉及一种高弹性钛镍合金丝及其制备方法与应用。
技术介绍
1、牙齿正畸是口腔科重要的诊疗内容，这是因为众多青少年由于遗传或后天不良习惯造成牙齿排列的畸形，影响牙齿美观，严重的造成咀嚼位置不合理影响面部肌肉平衡，必须进行牙齿排列的矫形。传统使用的正畸矫形丝是冷拉不锈钢丝，用奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢制造，基本可以满足轻度畸形的矫正要求，但是，对于多颗牙齿长时间矫形来说，效果不好，因为不锈钢矫形丝弹性小，提供的矫形力不够，必须经常去调整和更换矫形丝。
2、钛镍基形状记忆合金一直以来是国内外重点研究的功能合金材料，钛镍基记忆合金应用主要使用其两大功能：形状记忆功能和超弹性。钛镍基合金的形状记忆性能和超弹性除成分决定马氏体相变点外，还取决于材料的热处理和冷加工变形量，钛镍基形状记忆合金之所以具有变形恢复能力，是因为变形过程中材料内部发生的热弹性马氏体相变。形状记忆合金中具有两种相：高温相奥氏体相，低温相马氏体相，马氏体相变不仅由温度引起，也可以由应力引起，这种由应力引起的马氏体相变叫做应力诱发马氏体相变，且相变温度同应力呈线性关系。钛镍基记忆合金的超弹性(伪弹性)是指当形状记忆合金在高温相奥氏体状态下受到外力发生较大变形，去除外力后，大变形完全恢复，这就为钛镍合金作为牙齿矫形丝提供了良好和持续的矫形力。
3、但是，钛镍合金的化学成分要求十分苛刻，间隙元素杂质的含量要求极低，除原料要求严格外，该合金的熔炼方法对其性能影响很大。国内外熔炼大多采用真空感应炉和水冷铜坩埚真空感应炉熔炼该合金
4、因此，提供一种材料成分均匀、性能稳定、成本低的钛镍合金丝及其生产方法是本领域技术人员需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提出一种高弹性钛镍合金丝及其制备方法与应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种高弹性钛镍合金丝，包括以下原子百分比的组分：ni 49.0-49.5％，y 0.5-1.0％，余量为ti；其中，杂质含量质量百分比为：o＜0.05％，n＜0.001％，h＜0.0002。
4、本专利技术在在钛镍合金中中加入稀土元素钇，可以大幅度细化铸锭晶粒，提高铸锭锻造和热加工性能，防止热加工缺陷；同时钇的加入，提高了镍钛合金丝的冷加工性能，使镍钛合金塑性提高，变形抗力减小，提高加工效率，提高镍钛合金丝材的疲劳性能，防止丝材断裂。
5、优选的，所述钛镍合金丝的尺寸为φ0.1-1.0mm。
6、优选的，所述钛镍合金丝采用的原材料为高纯度的钛、镍和钇，要求如下：ti≧99.95％，ni≧99.95％，y＞99.98％。
7、上述所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)按所述百分比称取原材料制备成自耗电极，备用；
9、(2)将所述自耗电极依次经过真空自耗电极凝壳熔炼和真空自耗电极熔炼后浇注得到铸锭；
10、(3)将所述铸锭经过锻造开坯、精锻、冷拉和冷轧丝后即为一种高弹性钛镍合金丝。
11、本专利技术采用的真空凝壳炉熔炼在自耗熔炼过程中的金属液一直在水冷铜坩埚内，是液态存在，自耗电极完全熔化后翻转铜坩埚浇注铸锭，由于有翻转浇注过程，合金元素均匀性提高；而真空自耗熔炼是自耗电极边熔化铸锭边凝固，冷却速度用冷却水大小可以调整，这样就能控制铸锭晶粒度和晶粒方向；
12、同时本专利技术凝壳炉熔炼采用的自耗电极是经过电子束炉先把镍和钛熔炼成凝壳炉用自耗电极，优点为：(1)镍钛初步熔炼，由于电子束炉熔炼是高温(可以＞3000℃)、高真空(1×10﹣4)，可以进一步提纯镍钛；(2)通过化学分析，可以进一步精准控制成分，根据电子束炉熔炼的结果，在凝壳炉熔炼过程中补充镍或钛，使成分更精准，如果是凝壳炉熔炼完再补充，就无法保证自耗铸锭的组织和成分一致性；本专利技术采用的是三次熔炼，成分均匀性更高。
13、优选的，步骤(1)中所述自耗电极采用等离子弧焊接。
14、优选的，步骤(2)中所述真空自耗电极凝壳熔炼的参数为：熔炼电流为18000-22000a，电压为30-40v，真空度为1×10-3-5×10-3毫米汞柱。
15、优选的，步骤(2)中所述真空自耗电极熔炼的参数为：电流为16000-19000a，电压为25-29v，冷却水温度为30-35℃，真空度为1×10-3-5×10-3毫米汞柱。
16、优选的，步骤(3)中所述锻造开坯的参数为：加热温度为1050-1150℃，保温时间为35-45min，锻打变形率为20-30％。
17、优选的，步骤(3)中所述精锻的参数为：锻造温度为1000-1100℃，保温时间25-35min。
18、优选的，步骤(3)中所述冷拉的参数为：功率≥50kw，线速度为8-12mm/s，变形率为12-17％，中间退火温度为600-650℃；
19、所述冷轧丝的参数为：线速度为180-220mm/s。
20、如上述所述的高弹性钛镍合金丝在制备正畸矫形丝中的应用。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
22、本专利技术从镍钛合金丝从成分精准控制技术，采用真空自耗凝壳炉+真空自耗熔炼炉(var)二次熔炼的工艺路线，提高镍钛合金线产品的均匀性，稳定性和一致性，为高水平医疗器件的生产打下良好基础。
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1.一种高弹性钛镍合金丝，其特征在于，包括以下原子百分比的组分：Ni 49.0-49.5％，Y 0.5-1.0％，余量为Ti；其中，杂质含量质量百分比为：O＜0.05％，N＜0.001％，H＜0.0002。
2.根据权利要求1所述一种高弹性钛镍合金丝，其特征在于，所述钛镍合金丝的尺寸为Φ0.1-1.0mm。
3.根据权利要求1或者2所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述自耗电极采用等离子弧焊接。
5.根据权利要求3所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述真空自耗电极凝壳熔炼的参数为：熔炼电流为18000-22000A，电压为30-40V，真空度为1×10-3-5×10-3毫米汞柱。
6.根据权利要求3所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述真空自耗电极熔炼的参数为：电流为16000-19000A，电压为25-29V，冷却水温度为30-35℃，真空度为1×10-3-5×
7.根据权利要求3所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述锻造开坯的参数为：加热温度为1050-1150℃，保温时间为35-45min，锻打变形率为20-30％。
8.根据权利要求3所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述精锻的参数为：锻造温度为1000-1100℃，保温时间25-35min。
9.根据权利要求3所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述冷拉的参数为：功率≥50KW，线速度为8-12mm/s，变形率为12-17％，中间退火温度为600-650℃；
10.如权利要求1或者2所述的高弹性钛镍合金丝在制备正畸矫形丝中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高弹性钛镍合金丝，其特征在于，包括以下原子百分比的组分：ni 49.0-49.5％，y 0.5-1.0％，余量为ti；其中，杂质含量质量百分比为：o＜0.05％，n＜0.001％，h＜0.0002。
2.根据权利要求1所述一种高弹性钛镍合金丝，其特征在于，所述钛镍合金丝的尺寸为φ0.1-1.0mm。
3.根据权利要求1或者2所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述自耗电极采用等离子弧焊接。
5.根据权利要求3所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述真空自耗电极凝壳熔炼的参数为：熔炼电流为18000-22000a，电压为30-40v，真空度为1×10-3-5×10-3毫米汞柱。
6.根据权利要求3所述一种高弹性钛镍合金丝的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹权丰，徐长城，芮萍，张洋，
申请(专利权)人：常州博康特材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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