目前,国外在镍基合金管挤压生产技术领域处于领先地位的企业有瑞典Sandvik、德国 Mannesmann、意大利 Dalmine、加拿大 Akuoma、日本Sumitomo、西班牙 Tubacex、奥地利 Schotter-B1等。这些企业在挤压力的计算、模具、润滑剂、加热等方面做了大量的基础研究工作,但均属保密范畴。国内企业虽然从20世纪60年代以来引进了几条3000吨级的钢管热挤压生产线,但是由于技术上的问题,仍然存在一些关键的控制因素无法掌握。综合性能较高的镍基合金管材,如油井管、锅炉管等,主要依赖进口。随着我国经济的快速发展,在核电、火电和石化等行业,对具有优异高温强度和耐蚀性能的镍基合金管材的需求急剧增长。近几年,我国投产建成了两条6000吨卧式热挤压机生产线,该装备为我国镍基合金管材的国产化提供了重要保障。但我国在高附加值镍基合金管材的加工控制技术方面与先进国家有明显的差距,加之对镍基合金管材成型过程的材料学、摩擦学、塑性变形力学等本质问题尚缺乏系统研究,因此,系统地研究材料体系、挤压过程的相关科学问题及针对该类设备的相关应用等问题,对我国在镍基合金热挤压管方面奠定理论和工艺基础具有重要的学术和应用意义。


镍基合金热加工过程的最大特点在于:


(1). 由于合金化程度不断提高,镍基合金的组织结构变得愈加复杂,而合金的加工塑性随高温强度的提高而降低;


(2). 镍基合金的热加工温度范围很窄,一般在150℃左右,难变形镍基合金甚至只有70~80℃,而结构钢可达到400℃,铝合金甚至在中低温度下也可以进行成型加工;


(3). 镍基合金变形过程对模具及设备的要求比较高。由于镍基合金的热强性高,在挤压变形过程中工件对模具的磨损比较大;


(4). 镍基合金的导热性较差,在高速变形条件下,变形热效应引起的温升效应会影响材料的相变规律和组织演化,另外,由于挤压过程的复杂应力状态,其应力的不均匀性也会对组织控制带来很大的影响,尤其对管材的内外表面的质量状态,都将增加镍基合金热挤压过程的组织控制难度。


 浙江至德钢业有限公司以材料变形过程的相变机理和晶粒演化的材料学特征为基础,将微观的材料变形机理与高温合金的宏观加工参数、模具设计准则相结合,同时利用计算材料学的基本手段对合金的相变规律及加工工艺进行优化,研究高温合金挤压变形过程中坯料的优化设计、模具损伤与润滑及管材缺陷间的关联性,研究结果对我国镍基合金管材的工程化生产具有重要的理论和实际指导意义,为我国镍基合金热挤压管材的制备奠定理论和设计基础,并为实际生产过程提供有效和可行的理论指导。