一种镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构及制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114951692A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210343877.5B33Y80/00(2015.01)(22)申请日2022.03.31(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人文世峰孙铃奇周燕史玉升杨飞蒋承剑王晓强耿鹏(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201专利代理师孙杨柳(51)Int.Cl.B22F10/28(2021.01)B22F5/00(2006.01)B22F10/30(2021.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构及制备方法(57)摘要本发明涉及一种镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构及制备方法，属于增材制造技术领域。使用激光选区熔化设备打印三周期极小曲面点阵结构，逐层交替使用不同工艺参数，分别产生奥氏体相和马氏体相。当构件受到冲击时，会发生应力诱发马氏体相变，奥氏体转变为马氏体，吸收能量，起到缓冲吸能的效果；当构件受到振动时，马氏体变体发生再取向，变体界面间存在摩擦，会消耗机械功以克服界面运动的阻力，抑制振动，表现出阻尼特性。CN114951692ACN114951692A权利要求书1/1页1.一种镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对三周期极小曲面点阵结构进行建模，得到三维模型；(2)采用镍钛合金材料，运用激光选区熔化方法，将步骤(1)所述三维模型打印成形，其中三周期极小曲面点阵结构逐层交替使用第一打印参数和第二打印参数进行打印，所述第一打印参数使得打印的构件具有形状记忆效应，所述第二打印参数使得打印的构件具有超弹性的性能。2.如权利要求1所述的镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构的制备方法，其特征在于，所述三周期极小曲面为Gyroid曲面。3.如权利要求1所述的镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构的制备方法，其特征在于，所述三周期极小曲面为Primitive曲面。4.如权利要求1所述的镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构的制备方法，其特征在于，所述三周期极小曲面为Diamond曲面。5.如权利要求1‑4任一所述的镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构的制备方法，其特征在于，所述第一打印参数为：激光功率300W‑350W，激光扫描速度为500mm/s‑800mm/s，粉末铺粉层厚为0.02mm‑0.06mm，扫描间距为0.1mm‑0.2mm。6.如权利要求1‑4任一所述的镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构的制备方法，其特征在于，所述第二打印参数为：激光功率为200W‑250W，激光扫描速度为500mm/s‑1000mm/s，粉末铺粉层厚为0.02mm‑0.06mm，扫描间距为0.1mm‑0.2mm。7.如权利要求1‑6任一所述方法制备得到的镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构。2CN114951692A说明书1/5页一种镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构及制备方法技术领域[0001]本发明属于增材制造技术领域，更具体地，涉及一种镍钛吸能减振的三周期极小曲面点阵结构及制备方法。背景技术[0002]形状记忆效应是指某些金属材料经过适当的变形后形状回复的特殊性能，即合金在外加应力作用下产生变形，将其加热到一定温度后，该合金会自动回复到原始形状及尺寸。近等原子比成分的镍钛合金具有优异的形状记忆效应，是数十种已知形状记忆合金中性能最好、应用最广泛的一种。除了形状记忆效应，镍钛合金还有着优良的超弹性、高阻尼性能、抗腐蚀性能和耐磨性等。所谓超弹性是指合金在外力作用下发生远大于其弹性极限应变量的变形，在卸载时应变可以自动回复的现象。基于以上优异性能，镍钛合金在航空航天、智能传感等领域有着广阔的应用前景。[0003]随着科技的发展，人们已经不再满足于对地球的探索，未来太空探测及空间资源的争夺必将会成为国际社会争夺利益的焦点，发展软着陆太空探测器、运载器、月球车及航天员座椅缓冲器是未来空天技术发展的关键技术之一。[0004]目前常用的吸能装置虽然可以吸收冲击过程中产生的大量能量，但是不能有效降低冲击后产生的振动；常用的减振结构可以吸收冲击后产生的振动，但是不能有效减少冲击过程中的冲击能，不能起到保护航天员、深空探测器、月球车等的作用。发明内容[0005]针对目前常用的吸能装置和减振装置常常无法综合于一体的局限，本发明提供了一种兼具吸能和减振功能的镍钛三周期极小曲面(TPMS)点阵结构及其制备方法，使用激光选区熔化技术成形出镍钛三周期极小曲面(TPMS)点阵结构，不同单元层使用不同的打印工艺参数，这样不同单元层的相就有所不同，进而导致力学