The invention belongs to the technical field of shape memory alloy preparation, and discloses a 4D printing method and application of TiNi shape memory alloy. Titanium-nickel alloy bars were prepared by mixing and smelting pure titanium and nickel, then alloy powder was prepared by rotating electrode atomization method, and the powder was screened to obtain Titanium-nickel alloy powder with particle size of 15-53 micron. The obtained Titanium-nickel alloy powder was discharged in a discharge plasma assisted ball mill to modify the surface of the powder. Finally, the powder was formed by SLM. Titanium-nickel shape memory alloy. The phase composition of the Ti-Ni shape memory alloy is composed of B2 austenite phase with CsCl structure, B19'martensite phase with monoclinic structure and Ti2Ni precipitation phase; the microstructure of the Ti-Ni shape memory alloy includes cellular crystals of nanometer scale and dendrites of micron size, and the cellular crystals and dendrites are distributed alternately in layers. It has unique organizational structure, near full compactness and super high performance.
【技术实现步骤摘要】
一种钛镍形状记忆合金的4D打印方法及应用
本专利技术属于形状记忆合金制备
,具体涉及一种钛镍形状记忆合金的4D打印方法及应用。
技术介绍
在众多的形状记忆合金中,钛镍形状记忆合金具有优异的生物相容性,广泛应用于牙列矫正丝、脊柱矫形棒、髓内针/钉、血管成形环和手术用微型钳子等生物医疗领域。同时,利用其优良的形状记忆效应和超弹性,广泛应用于管路接头、管路固定、弹簧驱动装置、温度控制器、温度传感器触发器等领域;利用其高阻尼性能,广泛应用于振动控制构件、锥形阻尼器等领域;利用其优良的耐腐蚀性能,在化工、船舶零件等领域存在应用前景。然而,对于钛镍形状记忆合金而言,采用传统工艺(熔炼铸造法、热等静压、粉末冶金法等)制备存在着较多的问题:(1)相变温度对其化学成分很敏感,在熔炼铸造中会引入杂质元素(如C、N、O等),影响其形状记忆性能;(2)钛镍记忆合金的加工性能差,降低了生产效率;(3)记忆合金的传统生产工艺成本较高,使得最终产品价格昂贵,不利于广泛使用。此外对于精密复杂钛镍合金零件,譬如多孔结构、驱动器等等,采用传统工艺存在无法成形或成形成本高等问题。因此,探索新的钛镍合金成形工艺,在不降低其性能的同时拓展其应用领域,成为急需解决的问题。4D打印是对智能材料的增材制造制备技术。4D打印多出的“D”是指时间、空间等维度,即在温度、应力等外场驱动下,智能构件的形状、性能或功能按预先设计随时间、空间变化而快速响应,实现结构功能一体化设计。因而,本专利技术提出的4D打印技术即是实现对钛镍合金粉末的选区激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)成形。 ...
【技术保护点】
1.一种钛镍形状记忆合金的4D打印方法,其特征在于包括如下步骤:(1)制粉:将纯钛和纯镍进行配料、熔炼,得到钛镍合金棒材,然后通过旋转电极雾化法制取合金粉末,对粉末进行筛分处理,获得粒径为15~53μm的钛镍合金粉末;(2)粉末改性:将步骤(1)所得钛镍合金粉末置于放电等离子体辅助球磨机中进行放电处理,对粉末进行表面改性;(3)4D打印成形:将步骤(2)表面改性处理后的钛镍合金粉末通过SLM成形,得到钛镍形状记忆合金。
【技术特征摘要】
1.一种钛镍形状记忆合金的4D打印方法,其特征在于包括如下步骤:(1)制粉:将纯钛和纯镍进行配料、熔炼,得到钛镍合金棒材,然后通过旋转电极雾化法制取合金粉末,对粉末进行筛分处理,获得粒径为15~53μm的钛镍合金粉末;(2)粉末改性:将步骤(1)所得钛镍合金粉末置于放电等离子体辅助球磨机中进行放电处理,对粉末进行表面改性;(3)4D打印成形:将步骤(2)表面改性处理后的钛镍合金粉末通过SLM成形,得到钛镍形状记忆合金。2.根据权利要求1所述的一种钛镍形状记忆合金的4D打印方法,其特征在于:步骤(1)中所述钛镍合金棒材的原子百分比元素组成为:Ti44~55at.%,余量为Ni。3.根据权利要求1所述的一种钛镍形状记忆合金的4D打印方法,其特征在于步骤(1)中所述旋转电极雾化法的具体步骤如下:通过电极感应气雾化制粉设备将钛镍合金棒材通过电极感应加热到1250~1500℃之间;通过高纯氩气雾化棒材得到合金粉末,雾化过程压力控制在2.5~8MPa之间。4.根据权利要求1所述的一种钛镍形状记忆合金的4D打印方法,其特征在于步骤(2)中所述表面改性的条件为:不加入球磨介质,保护气氛为0.15~0.2MPa高纯氩气,放电电压控制在130±5V,电流控制在1.2~2A,电机转速600~1200r/min,每次放电处理持续时间为...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨超,卢海洲,马宏伟,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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