目前,國外在鎳基合金管擠壓生產技術領域處于領先地位的企業有瑞典Sandvik、德國 Mannesmann、意大利 Dalmine、加拿大 Akuoma、日本Sumitomo、西班牙 Tubacex、奧地利 Schotter-B1等。這些企業在擠壓力的計算、模具、潤滑劑、加熱等方面做了大量的基礎研究工作,但均屬保密范疇。國內企業雖然從20世紀60年代以來引進了幾條3000噸級的鋼管熱擠壓生產線,但是由于技術上的問題,仍然存在一些關鍵的控制因素無法掌握。綜合性能較高的鎳基合金管材,如油井管、鍋爐管等,主要依賴進口。隨著我國經濟的快速發展,在核電、火電和石化等行業,對具有優異高溫強度和耐蝕性能的鎳基合金管材的需求急劇增長。近幾年,我國投產建成了兩條6000噸臥式熱擠壓機生產線,該裝備為我國鎳基合金管材的國產化提供了重要保障。但我國在高附加值鎳基合金管材的加工控制技術方面與先進國家有明顯的差距,加之對鎳基合金管材成型過程的材料學、摩擦學、塑性變形力學等本質問題尚缺乏系統研究,因此,系統地研究材料體系、擠壓過程的相關科學問題及針對該類設備的相關應用等問題,對我國在鎳基合金熱擠壓管方面奠定理論和工藝基礎具有重要的學術和應用意義。


鎳基合金熱加工過程的最大特點在于:


(1). 由于合金化程度不斷提高,鎳基合金的組織結構變得愈加復雜,而合金的加工塑性隨高溫強度的提高而降低;


(2). 鎳基合金的熱加工溫度范圍很窄,一般在150℃左右,難變形鎳基合金甚至只有70~80℃,而結構鋼可達到400℃,鋁合金甚至在中低溫度下也可以進行成型加工;


(3). 鎳基合金變形過程對模具及設備的要求比較高。由于鎳基合金的熱強性高,在擠壓變形過程中工件對模具的磨損比較大;


(4). 鎳基合金的導熱性較差,在高速變形條件下,變形熱效應引起的溫升效應會影響材料的相變規律和組織演化,另外,由于擠壓過程的復雜應力狀態,其應力的不均勻性也會對組織控制帶來很大的影響,尤其對管材的內外表面的質量狀態,都將增加鎳基合金熱擠壓過程的組織控制難度。


 浙江至德鋼業有限公司以材料變形過程的相變機理和晶粒演化的材料學特征為基礎,將微觀的材料變形機理與高溫合金的宏觀加工參數、模具設計準則相結合,同時利用計算材料學的基本手段對合金的相變規律及加工工藝進行優化,研究高溫合金擠壓變形過程中坯料的優化設計、模具損傷與潤滑及管材缺陷間的關聯性,研究結果對我國鎳基合金管材的工程化生產具有重要的理論和實際指導意義,為我國鎳基合金熱擠壓管材的制備奠定理論和設計基礎,并為實際生產過程提供有效和可行的理論指導。