本文的目的是找出镍钛基形状记忆合金的加工难点。镍钛（Nitinol）是一种著名的形状记忆材料，被广泛应用于航空航天、医疗和生物医学设备等产品中。镍钛合金不易加工，因为其刀具磨损大、切削力高、硬度高、表面缺陷多，给加工带来很多问题。微米精度调查显示，加工过程中存在大量表面缺陷，如微芯片碎片、进给痕迹、撕裂面、变形晶粒、材料开裂和芯片层形成等，这些都是形状记忆合金加工中的主要问题。此外，通过改变进给率、切削速度和切削深度等切削参数，可以减少或消除这些缺陷，从而改善镍钛合金的加工性能。

　　多年来，许多科学家发现了一些特殊材料，并将其命名为形状记忆合金（SMA）。这些材料具有一种不寻常的特性，即能够恢复和维持较大的应变，而不会引起不变的塑性变形，并且能够 “记住 ”最后的构型，并随着温度的变化而恢复到原来的形状。1983 年，Nakanishi 认为 SMA 在温度和应力诱导的马氏体转变中具有特殊的热机械行为。1977 年的 Schroeder 和 Way、1979 年的 Saburi 和 Way 等科学家也对形状记忆材料持相同观点。镍钛合金是最著名的形状记忆合金之一，广泛应用于航空航天、医疗和生物医学等领域。但是，这种重要的合金在工业中却存在着一个与其机械加工有关的问题。因为传统的加工方法，如车削、铣削或钻孔，在加工这种合金时会遇到刀具磨损严重的困难。而且，这需要经验丰富的操作人员，从而增加了成本。此外，传统技术的热条件明显较高，这种现象会导致形状记忆材料的机械效应发生变化。

　　镍钛合金因其在断裂前具有韧性的拉伸变形（50%应变）而闻名于世，但在切削过程中，刀具磨损、高韧性、高延展性、加工硬化和粘度等问题导致镍钛合金的加工特性变得非常复杂。图 1 显示了形状记忆合金切削过程中非常规应力应变行为造成的一些影响。

　　图 1：镍钛加工中的一些问题：a）刀具磨损严重；b）切屑形态不佳；c）车削后形成毛刺；d）磨削。

　　机械加工在各种制造工艺中都有一个主要特点，那就是它是为去除工件上的材料而设计的。基本加工操作可分为铣削、钻孔、车削、锯切、整形、拉削和磨料加工。铣削加工是通过旋转切削工具和工件之间的移动活动，以预定值的材料去除工件表面。钻孔是另一种在工件材料上钻出圆孔的加工方法。车削是一种通过产生外部和圆柱形去除材料的切削工艺，如果切削工艺侧重于内部车削，则称为内部形状的镗削。锯切是利用锯子的力量来制作不同几何形状的切削工艺。整形是一种从表面去除材料的切削工艺，它使用一个由滑枕支撑的单点工具。刀具在工件上做直线往复运动。拉削加工使用的是具有特定切削刃的切削工具。在此操作中，多个横向切削通过推拉运动以轴向切削的方式去除材料。最后，磨削加工过程是指如何从工件上去除小块材料。

　　镍钛合金（镍钛诺）加工过程中存在许多表面缺陷，主要形式包括进给痕迹、表面拖拽、微小切屑碎片、表面拔毛、表面撕裂、材料开裂、表面空洞、附着材料颗粒、切屑层形成、变形晶粒、滑移区、搭接（材料折叠到表面）和铺设图案，其中一些如图 2 所示。

　　图 2：镍钛合金加工过程中的表面损伤：（a）车削加工后的金相显微组织；（b）干铣加工后的铺层图案；（c）车削加工后的金属碎屑；以及（d）车削加工后的沾污材料和进给痕迹。

　　切屑在表面上的再沉积和变形晶粒是本次验证中的另一种表面缺陷，因为切屑的拔出及其在表面上的再沉积会造成不同的缺陷。首先，这些颗粒会造成表面撕裂和拖拽；其次，很难根据这些表面缺陷调整切削参数。图 3 显示了加工过程中的撕裂机理。

　　在镍钛加工过程中，工件材料放弃热机械载荷后会产生残余应力，这种能量无法完全回收。另一方面，残余应力是材料卸载后的残余应力。切削参数和刀具条件会导致拉伸塑性变形，从而对工件材料产生影响，因为残余应力有可能导致裂纹扩展、开裂和疲劳破坏。因此，在加工过程中应消除或防止残余应力的产生。塑性变形是工件在加工过程中产生的塑性变形对表面完整性的主要威胁。这种表面缺陷直接影响工件的变形，很多参数都会产生或防止这种缺陷，如工件参数（材料、晶粒大小）、刀具参数（刃口半径、前角、磨损形状、涂层）和切削参数（进给量、切削速度和切削深度）。

　　这些缺陷会受到切削参数的影响。例如，进给量在加工过程中确实是一个重要参数，但其严重程度可以通过调整和优化进给量来改变。另外，切削速度也会影响表面微芯片碎片的数量。此外，切削深度也会影响一些表面缺陷，如撕裂、涂抹、拖拉或材料拔出。这些都是镍钛合金加工中常见的问题，应优化切削参数以消除这些障碍。此外，一些特殊的加工镍钛合金的技术，如放电加工 (EDM)、激光切割、线切割机、电化学加工和化学铣削等，也被用来克服这些困难，但这些技术都是有限的。因此，最好通过一些方法来解决这些问题，这样对传统加工的理解会更深刻。

　　镍钛合金（Nitinol）是著名的形状记忆材料之一，不易加工。由于一些特殊的参数，如刀具磨损大、切削力大和硬度大，加工温度会导致表面缺陷。镍钛加工过程中会产生许多表面缺陷，如进给痕、表面拖拽、微芯片碎片、表面拔毛、表面撕裂、材料开裂、表面空洞、粘附材料颗粒、芯片层形成、变形晶粒、滑移区、搭接（材料折叠到表面）和铺设图案。通过改变切削参数（如进给率、切削速度和切削深度），可以减少或消除这些缺陷。因此，镍钛合金的加工将得到改善。