一种抑制混粉富镍NiTi合金开裂的激光粉末床熔合制备方法和应用。本发明专利技术属于富镍NiTi合金制备领域。本发明专利技术的目的是为了克服目前以预合金粉末增材制造富镍NiTi合金时合金成分设计自由度受限以及混粉增材制造富镍NiTi合金容易开裂的技术问题。本发明专利技术的方法：以球形Ni50.4Ti49.6at.％合金粉末和球形纯镍粉末为原料，按Ni51.8Ti48.2at.％成分进行配比，通过激光粉末床熔合技术制备富镍NiTi合金。本发明专利技术通过协同调控铺粉层厚和体能量密度，解决了混粉制得富镍NiTi合金容易开裂的问题，从而成功制备了无裂纹且高度致密的富镍NiTi合金，并获得体能量密度‑铺粉层厚‑开裂三者的工艺窗口。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于富镍niti合金制备领域，具体涉及一种抑制混粉富镍niti合金开裂的激光粉末床熔合制备方法和应用。
技术介绍
1、增材制造作为一种新兴的快速成型方式，与传统铸造成型和切削材料的减材成型制造方法截然不同，增材制造采用逐层叠加的方式直接成型不同复杂形状的结构件。近年来，增材制造niti合金受到广泛关注，该合金作为一种重要的功能材料，可以在外界物理场(温度和应力)的作用下发生可逆马氏体相变，也因此使其具备诸多优异的功能特性，如形状记忆效应、超弹性和弹热效应等。众所周知，ni原子的含量对niti合金的相变行为与功能特性至关重要，直接决定了该合金的服役环境。例如，ni含量的引入不仅能降低马氏体相变温度，也能提高niti合金的硬度。采用激光粉末床熔化技术制备的ni51.4ti48.6at.％合金能够表现出显著的弹热效应，更高的ni含量(ni>51.5at.％)能够诱导应变玻璃结构，这种结构可以在极大程度上降低niti合金的弹性模量。然而，采用预合金粉末直接进行增材制造会极大限制合金成分设计自由度，增加生产周期，提升技术成本。
2、现如今，已提出采用纯ni、ti元素粉混合的方式进行增材制造，以原位合成niti合金，该方法能够更容易、更灵活地调控目标合金的ni/ti比例。但是这一混合而成的粉末在直接成型时会面临这两个技术难点：(1)成型过程中会产生很大的局域成分偏差和内应力，进而导致严重开裂，特别是针对高富镍合金；(2)目标合金中会出现粉末未熔的现象。
技术实现思路
>1、为克服上述现有技术存在的技术缺陷，本专利技术提供一种抑制混粉富镍niti合金开裂的激光粉末床熔合制备方法和应用。2、本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的：
3、本专利技术的目的之一是提供一种抑制混粉富镍niti合金开裂的激光粉末床熔合制备方法，所述制备方法按以下步骤进行：
4、s1：以球形ni50.4ti49.6at.％合金粉末和球形纯镍粉末为原料，按ni51.8ti48.2at.％成分进行配比，然后机械混合；
5、s2：将基板预热，然后通过激光粉末床熔合技术在预热的基板上制备富镍niti合金，其中，铺粉层厚为0.05～0.12mm，能量密度为150～500j/mm3。
6、优选地，s1中球形ni50.4ti49.6at.％合金粉末和球形纯镍粉末粒径均为15～53μm。
7、优选地，s1中机械混合前，将两种粉末烘干。
8、更优选地，烘干温度为50～150℃，时间为1～3h。
9、优选地，s2中基板为niti合金。
10、优选地，s2中基板预热至170～190℃。
11、优选地，s2中层间旋转角度为67°，激光光斑直径30～80μm，激光功率为250～450w，扫描间距为0.04～0.12mm。
12、优选地，s2中含氧量低于20ppm。
13、本专利技术的目的之二是提供一种按上述方法制得的混粉富镍niti合金，所述混粉富镍niti合金无开裂，无未熔粉末。
14、本专利技术的目的之三是提供一种上述方法在增材制造混粉富镍niti合金中的应用。
15、本专利技术与现有技术相比具有的显著效果：
16、本专利技术通过协同调控铺粉层厚和体能量密度，解决了混粉制得富镍niti合金容易开裂的问题，从而成功制备了无裂纹且高度致密的富镍niti合金，并获得有关体能量密度-铺粉层厚-开裂三者的工艺窗口。具体优点如下：
17、(1)本专利技术以球形富镍niti合金粉末和球形纯镍合金粉末为原料，通过机械混合以灵活调控niti合金中ni元素含量，解决了以预合金粉末增材制造富镍niti合金方法对于合金成分设计自由度的限制。
18、(2)本专利技术通过协同调控铺粉层厚和体能量密度，在保证成型的富镍niti合金在具有优异功能特性的同时，最大程度上避免开裂倾向以及元素粉末的未熔合现象。大层厚的每个单道可以容纳更多的粉末，从而使得纯镍元素粉末在熔池中扩散的范围更广，局部熔合的更加均匀。此外，大层厚有利于热量的传递，避免热量累积，有效地防止热裂的形成。
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【技术保护点】
1.一种抑制混粉富镍NiTi合金开裂的激光粉末床熔合制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中球形Ni50.4Ti49.6at.％合金粉末和球形纯镍粉末粒径均为15～53μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中机械混合前，将两种粉末烘干。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，烘干温度为50～150℃，时间为1～3h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中基板为NiTi合金。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中基板预热至170～190℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中层间旋转角度为67°，激光光斑直径30～80μm，激光功率为250～450W，扫描间距为0.04～0.12mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中含氧量低于20ppm。
9.权利要求1-8任一项所述的方法制得的混粉富镍NiTi合金，其特征在于，所述混粉富镍NiTi合金无开裂，无未熔粉末。
<p>10.权利要求1-8任一项所述的方法在增材制造混粉富镍NiTi合金中的应用。...
【技术特征摘要】
1.一种抑制混粉富镍niti合金开裂的激光粉末床熔合制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中球形ni50.4ti49.6at.％合金粉末和球形纯镍粉末粒径均为15～53μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中机械混合前，将两种粉末烘干。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，烘干温度为50～150℃，时间为1～3h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2中基板为niti合金。
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆良顺，杨勇，王斌斌，苏宝献，王亮，苏彦庆，郭景杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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