Based on the multi field auxiliary control, the rapid forming method of the complex structure of shape memory alloy, which belongs to the field of shape memory alloy, is used to solve the problems of complex process and low material efficiency in the existing traditional shape memory alloy structure preparation methods, such as smelting and casting. Rapid forming method: first, shape memory alloy powder material matching; two, using three-dimensional drawing software to build structural parts model, and then import into the material path planning software, plan the whole structure of the model of the whole material path; three, the substrate, ultrasonic generator and magnetic field generator in the protection bin, plasma The arc gun head is formed according to the planning path of the material increasing, and the magnetic field and / or ultrasonic field are applied to the forming process in the process of increasing the material. Four. The invention realizes the integrated rapid prototyping of the shape memory alloy and its structural parts through the multi field auxiliary and plasma arc additive manufacturing.
【技术实现步骤摘要】
基于多场辅助调控的形状记忆合金复杂结构的快速成形方法
本专利技术属于形状记忆合金领域,具体涉及一种基于多场辅助调控的形状记忆合金结构的成形方法。
技术介绍
形状记忆合金作为一种具有特殊功能的智能材料,在工程中具有良好的应用前景。其中,镍钛系合金作为形状记忆合金的典型代表,因其奇特的记忆性能与超弹性、良好的耐磨耐蚀性、高的阻尼特性、优良的生物相容性,已经逐渐广泛运用于机械、电子、机械、航空航天、能源、生物医疗、运输以及日常生活用品等领域,用于制备人造骨骼、轻质驱动器、换能器及高阻尼减振器件等功能结构件。以典型的NiTi形状记忆合金为例,目前,常用制备方法主要包括有真空熔炼法、精密铸造法、PVD法及粉末冶金法等。但是,由于NiTi合金的熔点较高(1310℃)、化学活性大以及机加工性能差,常规的熔炼方法和粉末冶金等方法制备的NiTi合金组织上存在不同程度的缺陷、可制备的结构的形状及尺寸受到巨大的限制,这严重制约了NiTi合金的性能提高和工程应用,亟需探索新的高效、快速的形状记忆合金结构件的成形方法。增材制造技术是近年来新兴的一种精密制造技术,其依靠计算机辅助软件构建数值化模型,然后通过粉末或丝材逐层堆叠打印的方式,实现复杂结构金属零部件的高效近净成形。高精度、高性能及高效的增材制造技术为形状复杂的形状记忆合金结构件的制备提供了一条行之有效的新途径。目前,利用激光增材方式制备形状记忆合金已有一定研究,但是利用等离子弧增材制备形状记忆合金结构件尚未有相关的研究,等离子弧增材方式相对于激光增材方式在其设备和生产成本、效率等具有一定优势,更适合于大型结构件的生产。同时, ...
【技术保护点】
1.基于多场辅助调控的形状记忆合金复杂结构的快速成形方法,其特征在于该方法按以下步骤实现:一、按照原子比为1.2~1.5:1将Ni粉末和Ti粉末球磨处理混合均匀,烘干后得到形状记忆合金粉末材料;二、利用三维画图软件构建结构件模型,将结构件模型以STL格式导入到增材路径规划软件中,然后规划出整个结构件模型的增材路径,并将增材路径规划结果以G代码的格式导出到增材控制系统中;三、将步骤一得到的形状记忆合金粉末材料放入到等离子弧增材制造设备的送粉器中,将基板、超声波发生器和磁场发生器放入保护仓内,基板置于超声波发生器上,磁场发生器置于基板的周边上,然后封闭保护仓,通过氩气置换保护仓中空气的方式,将保护仓中水、氧含量控制在20ppm以下,增材前将基板预热到250~400℃,等离子弧增材制造设备的等离子弧枪头按照增材规划路径进行结构件的增材成形,增材过程中施加磁场和/或超声波场辅助成形,得到增材完成的结构件;四、将步骤三增材完成的结构件放入热处理炉中,在960~1080℃的温度下保温2~20h进行组织均匀化高温处理,高温均匀化热处理后对结构件进行第二相调控热处理,在350~650℃的温度下保温0. ...
【技术特征摘要】
1.基于多场辅助调控的形状记忆合金复杂结构的快速成形方法,其特征在于该方法按以下步骤实现:一、按照原子比为1.2~1.5:1将Ni粉末和Ti粉末球磨处理混合均匀,烘干后得到形状记忆合金粉末材料;二、利用三维画图软件构建结构件模型,将结构件模型以STL格式导入到增材路径规划软件中,然后规划出整个结构件模型的增材路径,并将增材路径规划结果以G代码的格式导出到增材控制系统中;三、将步骤一得到的形状记忆合金粉末材料放入到等离子弧增材制造设备的送粉器中,将基板、超声波发生器和磁场发生器放入保护仓内,基板置于超声波发生器上,磁场发生器置于基板的周边上,然后封闭保护仓,通过氩气置换保护仓中空气的方式,将保护仓中水、氧含量控制在20ppm以下,增材前将基板预热到250~400℃,等离子弧增材制造设备的等离子弧枪头按照增材规划路径进行结构件的增材成形,增材过程中施加磁场和/或超声波场辅助成形,得到增材完成的结构件;四、将步骤三增材完成的结构件放入热处理炉中,在960~1080℃的温度下保温2~20h进行组织均匀化高温处理,高温均匀化热处理后对结构件进行第二相调控热处理,在350~650℃的温度下保温0.5~3h,完成多场辅助调控的形状记忆合金复杂结构的快速成形。2.根据权利要求1所述的基于多场辅助调控的形状记忆合金复杂结构的快速成形方法,其特征在于步骤一中Ni粉末和Ti粉末的粒径为50~150um。3.根据权利要求1所述的基于多场辅助调控的形状记忆合金复杂结构的快速成形方法,其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员:金国,卢冰文,崔秀芳,史望兴,冯相如,李洋,董美伶,
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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