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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114669751A(43)申请公布日2022.06.28(21)申请号202210390755.1B33Y50/00(2015.01)(22)申请日2022.04.14(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓山左家垅(72)发明人张利军李志诚钟静易旺(74)专利代理机构长沙新裕知识产权代理有限公司43210专利代理师刘熙(51)Int.Cl.B22F9/08(2006.01)B22F10/28(2021.01)B22F10/30(2021.01)B22F10/40(2021.01)B22F10/85(2021.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书2页说明书9页附图6页(54)发明名称一种增材制造用无裂纹镍钛铜合金的制备方法(57)摘要一种增材制造用无裂纹镍钛铜合金的制备方法,先计算目标合金成分范围内的热裂趋势,选取热裂趋势最低的合金成分配料、熔炼,通过气雾化法制取镍钛铜合金粉末;再设计“网格搭接”参数优化结构,对其及零件结构建模,设计位置、支撑,进行切片处理;接着保持模型原始坐标不变,设定打印路径、扫描策略,输入工艺参数,将设定好的工程文件拷入SLM设备;再接着调试设备,先打印片层,形成新的基板,随后打印零件;待基板温度降至70℃以下,取下带有打印件的基板,将其置于炉内保温;最后将打印件从基板上切下并研磨,得到镍钛铜合金。本发明通过成分设计、工艺参数优化和结构设计消除打印裂纹,制备出致密度高、成形性好、综合性能优异的镍钛铜合金。CN114669751ACN114669751A权利要求书1/2页1.一种增材制造用无裂纹镍钛铜合金的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1,成分设计:基于希尔凝固模型和裂纹敏感因子计算法,计算目标合金成分范围内的热裂趋势,选取热裂趋势最低的合金成分进行配料;步骤S2,制备粉末:根据步骤S1中选取的合金成分进行熔炼铸锭,得到镍钛铜合金棒材,然后通过气雾化法制得镍钛铜预合金粉末,对镍钛铜预合金粉末进行筛分处理,再真空烘干,得到镍钛铜合金粉末;步骤S3,三维结构建模:设计“网格搭接”参数优化结构,使用NX‑10和Materialise‑Magics3软件分别对“网格搭接”参数优化结构以及零件结构进行3D建模,设计位置、支撑,并进行切片处理,片层厚度按最小层厚0.01mm分层;步骤S4,工艺参数设定:保持步骤S3中所构建模型的原始坐标不变,设定打印路径为分熔道逐层打印,扫描策略为条带分区加层间旋转,输入采用“网格搭接”参数优化结构模型优化后的工艺参数,将设定好的工程文件拷入SLM设备;步骤S5,打印成形:先调试设备,通入氩气,预热基板;再预先打印1mm厚的与零件成分相同的片层,形成新的基板,随后完成零件打印;待基板温度降温至70℃以下,取下带有打印件的基板,将其置于炉内保温,去应力退火;最后将打印件从基板上切下,并研磨零件表面,得到镍钛铜合金零件。2.根据权利要求1所述的增材制造用无裂纹镍钛铜合金的制备方法,其特征在于:在步骤S2中,得到镍钛铜合金棒材后,将镍钛铜合金棒材放入小型真空感应气雾化制粉设备中,整个过程控制氧含量在600ppm以内,通过气雾化法制得镍钛铜预合金粉末,接着对镍钛铜预合金粉末过200目筛网,筛去大颗粒粉末,而后放入100℃的真空干燥箱内烘干2h以上,得到粒径为15‑53μm,球形度为95%以上的镍钛铜合金粉末。3.根据权利要求2所述的增材制造用无裂纹镍钛铜合金的制备方法,其特征在于:在步骤S3中,使用NX‑10和Materialise‑Magics3软件对零件结构进行3D建模时,在零件的棱上设置“外圆角”结构,外圆角半径为2‑4mm。4.根据权利要求2或3所述的增材制造用无裂纹镍钛铜合金的制备方法,其特征在于:在步骤S3中,使用NX‑10和Materialise‑Magics3软件对零件结构进行3D建模时,在零件与基板的接触部位设置“内圆角”结构,内圆角半径为2‑4mm。5.根据权利要求4所述的增材制造用无裂纹镍钛铜合金的制备方法,其特征在于:在步骤S3中,设计“网格搭接”参数优化结构的方法如下:先将分解的选区激光熔化工艺参数列入正交表中,构造一带有2mm倒角的22mm×29mm×4mm长方体,在切片前将其等分为12个8mm×8mm×4mm的独立块,相邻网格之间包含1mm的搭接区域,再复制模块,并将其合理排列,将正交表中的工艺参数顺序赋给24个独立块,得到“网格搭接”参数优化结构。6.根据权利要求5所述的增材制造用无裂纹镍钛铜合金的制备方法,其特征在于:在步骤S3中,使用NX‑10和Materialise‑Magics3软件对“网格搭接”参数优化结构进行3D建模时,采用正交表形式优化工艺