具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金及其4D打印制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金，所述功能基元序构包括胞状晶区、过渡区和热影响区3个特征区，3个特征区的沉淀相(Ti

【技术实现步骤摘要】
具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金及其4D打印制备方法与应用
本专利技术属于钛镍形状记忆合金、增材制造、4D打印领域，具体涉及具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金及其4D打印制备方法与应用。
技术介绍
对钛镍形状记忆合金而言，其热导率较低、弹性回弹强、加工性能差，这些特性降低了其生产效率，同时传统工艺(铸造、锻造和焊接等)无法高效成型其精密复杂(多孔结构、梯度结构和薄壁结构等)的工程零件(Prog.Mater.Sci.57(2012)911-946.)。增材制造技术作为一种前沿的新兴技术，能够直接制备多孔、具有复杂内部结构的近净成形工程零件，大大减少后续加工流程。4D打印的内涵是3D打印形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy，SMA)，其通过材料特性或结构构型主动设计，使构件的形状、性能和功能在时间和空间维度上实现可控变化，实现复杂智能“异质异构”构件制造，满足高端装备可控变形、变性和变功能的高端应用需求(Mater.Sci.Eng.,A763(2019)138166；Mater.Des.122(2017)42本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金，其特征在于，包括如下特征：/n(1)微观结构特征：具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金包含胞状晶区、过渡区和热影响区3个特征区，这3个特征区构成了一个功能基元；/n(2)成分特征：具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金中的胞状晶区、过渡区和热影响区的镍含量不同，且具有梯度变化的特征；/n(3)功能特征：具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金中的胞状晶区、过渡区和热影响区的纳米硬度、杨氏模量、应力诱导马氏体相变的临界应力不同，且具有梯度变化的特征。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金，其特征在于，包括如下特征：
(1)微观结构特征：具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金包含胞状晶区、过渡区和热影响区3个特征区，这3个特征区构成了一个功能基元；
(2)成分特征：具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金中的胞状晶区、过渡区和热影响区的镍含量不同，且具有梯度变化的特征；
(3)功能特征：具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金中的胞状晶区、过渡区和热影响区的纳米硬度、杨氏模量、应力诱导马氏体相变的临界应力不同，且具有梯度变化的特征。


2.根据权利要求1所述的具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金，其特征在于，所述特征(1)中的胞状晶区其晶粒尺寸为600～1000nm，晶界分布着尺度为40～100nm的Ti2Ni纳米沉淀相；过渡区的晶粒内部弥散分布着尺度为20～60nm的Ti2Ni纳米沉淀相；热影响区分布着大量的Ni4Ti3簇，其尺寸为1～5nm。


3.根据权利要求1所述的具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金，其特征在于，所述特征(1)中由3个特征区构成的功能基元序构，在钛镍形状记忆合金中循环出现，且3个特征区的基体全为奥氏体相，同时胞状晶区的占比为20～25％，过渡区的占比为20～25％，热影响区的占比为50～60％。


4.根据权利要求1所述的具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金，其特征在于，所述特征(2)中，胞状晶区、过渡区和热影响区中的基体镍含量梯度减少，且镍原子占比变化范围为50％～53％。


5.根据权利要求1所述的具有功能基元序构的超高超弹性钛镍形状记忆合金，其特征在于，所述特征(3)中，胞状晶区、过渡区和热影响区的纳米硬度、杨氏模量、应力诱导马氏体相变的临界应力梯度变化，其中纳米硬度和杨氏模量梯度增加，应力诱导马氏体相变的临界应力梯度减小，且纳米硬度的变化范围为3.5～5.5GPa、杨氏模量的范围为50～66GPa。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，卢海洲，马宏伟，王智，李小强，屈盛官，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44