一种镍钛形状记忆合金及其激光近净成形制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114769618A(43)申请公布日2022.07.22(21)申请号202210398910.4B33Y70/00(2020.01)(22)申请日2022.04.15(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人陈斐鲁嘉琪刘洋张驰沈强(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102专利代理师崔友明李艳景(51)Int.Cl.B22F10/25(2021.01)C22C19/03(2006.01)B22F10/85(2021.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y50/02(2015.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种镍钛形状记忆合金及其激光近净成形制备方法(57)摘要本发明公开了一种镍钛形状记忆合金及其激光近净成形制备方法。其制备：首先将三维模型导入激光近净成型技术操作系统中；随后将镍钛原料粉末装入原料粉筒中；调整激光近净成形设备的激光参数为：激光功率300～400W，原料粉末的送粉速率3‑8g/min，扫描速率400‑800mm/min；通入惰性气氛进行保护，按照加工扫描路径，镍钛原料粉末逐层沉积快速熔化和凝固，最终成型出镍钛形状记忆合金材料。制备所得镍钛形状记忆合金致密度高，表面质量高，几乎无氧化，无孔洞、裂纹等明显缺陷，同时强度高，应变大，其可恢复应变功能特性得到显著提升，综合性能优异，可广泛应用于航空航天、机械工程和生物医疗等行业中。CN114769618ACN114769618A权利要求书1/1页1.一种镍钛形状记忆合金的激光近净成形制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1)首先将三维模型导入激光近净成型技术操作系统中；2)随后将镍钛原料粉末装入原料粉筒中；3)调整激光近净成形设备的激光参数：激光功率为300～400W，镍钛原料粉末的送粉速率为3‑8g/min，扫描速率控制在400‑800mm/min；通入惰性气氛进行保护，按照加工扫描路径，镍钛原料粉末逐层沉积快速熔化和凝固，最终成型得到镍钛形状记忆合金材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍钛原料粉末为NixTi100‑x，x的取值范围为45‑55。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的镍钛原料粉末粒径尺度在30‑180μm之间。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的激光近净成型过程中所用基板可选用镍钛合金、镍合金、铌合金、钛合金、Inconel625、Inconel600、Inconel718、Inconel750基板中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，调整激光加工头最低端相对基板表面的工作距离1‑25mm。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，激光光斑大小为0.5‑2mm。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，所得镍钛形状记忆合金材料的单层厚度为0.10‑0.50mm。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述惰性气氛，可选用氩气、氮气、氦气中的一种。9.一种权利要求1‑8任一项所述的制备方法制备所得镍钛形状记忆合金。10.根据权利要求9所述的镍钛形状记忆合金，其特征在于，其抗拉强度≥500MPa、延伸率≥6.5％、可回复率≥65％。2CN114769618A说明书1/5页一种镍钛形状记忆合金及其激光近净成形制备方法技术领域[0001]本发明涉及激光增材制造技术领域，具体涉及一种组分比可控的镍钛形状记忆合金的激光近净成形制备方法背景技术[0002]形状记忆合金(ShapeMemoryAlloys，简称SMA)是具有形状记忆效应、超弹性和高阻尼性的功能材料。该合金可感知温度变化并能将热能转换成机械能，对外输出力、位移或储存并释放能量。其中，镍钛合金是最具代表性的记忆合金材料，具有优异的机械强度和生物相容性等特点，其能够记忆特定几何形状并在温度变化的驱动下自动复原，因此成为应用最为广泛的合金体系，是一种集驱动和传感为一体的热驱动型功能材料。由于其良好的生物相容性、持久的耐腐蚀性和优异的机械性能，尤其是其超弹性和形状记忆效应(SME)，已广泛应用于生物医学、汽车和航空航天等智能领域。[0003]目前用于制备镍钛形状记忆合金材料的传统制造方法主要有熔铸法、金属沉积法和粉末冶金法。传统熔铸方法在高温熔化过程会导致杂质含量(例如碳、氧)增加，从而形成TiC和Ti4Ni2OX等富Ti相，使镍钛的功能特性降低。金属粉末注射成型对原料粉末要求较高，因此原料粉末价格一般较高，有的甚至达到传统PM粉末价格的10倍，这限制了该技术广泛应用。粉末冶金(PM)是另一种用于生产