【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造，尤其涉及一种原位激光氮强化镍钛合金的制备方法及镍钛合金构件。
技术介绍
1、自上世纪八十年代起，增材制造技术正逐步且广泛地应用于各个领域之中。增材制造技术为设计师们提供了一种制备自由度高、形状复杂零件的有效方法。而除此之外，增材制造技术制备样品显微组织细小均匀、力学性能较为优异、制备周期较短、步骤较为简单，因此成为了材料结构设计和性能优化的一条新途径。通过调控成型策略、成型环境以及时效处理等工艺措施，可以优化材料的硬度、强度、耐磨性等等。这对新材料开发以及提升材料性能具有重大意义。
2、镍钛合金是目前较为常用的一种记忆合金材料，这得益于其优良的形状记忆效应与超弹性、良好的力学性能、良好的阻尼特性和铁弹性、优良的抗腐蚀性能以及生物相容性等等。因此镍钛合金目前应用十分广泛，如在航空航天领域中制造宇宙飞船天线、紧固件等，在生物医学领域中应用于牙齿矫正、人造心脏等，在汽车工业中用于制造汽车发动机防热风扇、离合器等、在建筑领域用于抵消建筑物的余震、制作消声材料等。然而镍钛合金的难加工性是困扰了许多科学家的问题，并限制了其应用的推广。而随着增材制造技术尤其是l-pbf技术(激光粉末床熔融技术，一种增材制造技术,能够用不同粉末作为材料来制造复杂的三维零件)的出现及推广，镍钛合金制备困难的问题得以解决。而除了解决镍钛合金难加工性之外，增材制造技术更是可以制备出自由度较高、精度较高、形状较为复杂的镍钛合金零件，大大拓宽了镍钛合金在各行各业的应用，令镍钛合金的前景更加光明。
3、虽然l-pbf技术可以
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于至少克服上述现有技术的不足之一，提供了一种原位激光氮强化镍钛合金的制备方法及镍钛合金构件，其通过通入具有氮气的混合惰性气体作为3d打印中的保护气体，可以调控镍钛合金的微观组织，在保证成型质量的同时提升镍钛合金的性能。
2、本专利技术的技术方案是：一种原位激光氮强化镍钛合金的制备方法，包括置入粉末步骤、通气步骤以及打印步骤；置入粉末步骤，将镍钛合金粉末置于3d打印机内；通气步骤，往3d打印机内通入混合惰性气体作为保护气体，所述混合惰性气体包括至少两种惰性气体，且其中一种惰性气体为氮气；打印步骤，设置3d打印机的成型参数，3d打印机在所述保护气体的氛围下打印并得到镍钛合金。
3、作为本技术方案的进一步改进，所述打印步骤中，3d打印机内的氧气含量不大于200ppm。
4、作为本技术方案的进一步改进，所述混合气体中氮气的体积占比为20％-80％。
5、作为本技术方案的进一步改进，所述混合惰性气体由氩气和氮气组成，且氮气的体积占比为25％-75％。
6、作为本技术方案的进一步改进，所述打印步骤中，所述成型参数包括激光功率，所述激光功率的范围为100w-200w。
7、作为本技术方案的进一步改进，所述打印步骤中，所述成型参数包括扫描速度，所述扫描速度的范围为600mm/s-1500mm/s；且/或，所述成型参数包括扫描间距，所述扫描间距的范围为0.03mm-0.12mm。
8、作为本技术方案的进一步改进，所述镍钛合金的硬度不小于300hv。
9、作为本技术方案的进一步改进，所述制备方法还包括于打印步骤之后的时效处理步骤，将通过打印步骤得到的所述镍钛合金在450℃-550℃的温度范围内保温2-4小时。
10、作为本技术方案的进一步改进，所述镍钛合金粉末的成分包括：54-56wt.％的ni、43-45wt.％的ti、0.005-0.02的fe、0.004-0.008wt.％的n、0.006-0.01wt.％的c、以及0.04-0.06wt.％的o。
11、本专利技术还提供了一种镍钛合金构件，所述镍钛合金构件具有上述制备方法制得的镍钛合金。
12、本专利技术所提供的一种原位激光氮强化镍钛合金的制备方法，包括置入粉末步骤、通气步骤以及打印步骤；置入粉末步骤，将镍钛合金粉末置于3d打印机内；通气步骤，往3d打印机内通入混合惰性气体作为保护气体，所述混合惰性气体包括至少两种惰性气体，且其中一种惰性气体为氮气；打印步骤，设置成型参数并在所述保护气体氛围下开始打印，得到镍钛合金。本专利技术所提供的一种原位激光氮强化镍钛合金的制备方法及镍钛合金构件，通过氮气与其他惰性气体的混合气体作为保护气体，3d打印机开始3d激光打印，在高温下生成纳米级氮化物并均匀分布在镍钛合金中，可以调控镍钛合金的微观组织，达到在制备过程中原位氮强化镍钛合金的目的，即在保证极高成型质量的同时大幅度提升镍钛合金的硬度、抗压强度、形状回复等性能，制备方法更为简单，不仅可以快速获得更优性能的镍钛合金，制备过程更安全且成本低。
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1.一种原位激光氮强化镍钛合金的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述打印步骤中，3D打印机内的氧气含量不大于200ppm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合惰性气体中氮气的体积占比为20％-80％。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合惰性气体由氩气和氮气组成，且氮气的体积占比为25％-75％。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述打印步骤中，所述成型参数包括激光功率，所述激光功率的范围为100W-200W。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述打印步骤中，所述成型参数包括扫描速度，所述扫描速度的范围为600mm/s-1500mm/s；且/或，所述成型参数包括扫描间距，所述扫描间距的范围为0.03mm-0.12mm。
7.如权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镍钛合金的硬度不小于300Hv。
8.如权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括于打印步骤
9.如权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镍钛合金粉末的成分包括：54-56wt.％的Ni、43-45wt.％的Ti、0.005-0.02的Fe、0.004-0.008wt.％的N、0.006-0.01wt.％的C、以及0.04-0.06wt.％的O。
10.一种镍钛合金构件，其特征在于，所述镍钛合金构件具有通过权利要求1至9中任一项所述的制备方法制得的镍钛合金。
...【技术特征摘要】
1.一种原位激光氮强化镍钛合金的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述打印步骤中，3d打印机内的氧气含量不大于200ppm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合惰性气体中氮气的体积占比为20％-80％。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合惰性气体由氩气和氮气组成，且氮气的体积占比为25％-75％。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述打印步骤中，所述成型参数包括激光功率，所述激光功率的范围为100w-200w。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述打印步骤中，所述成型参数包括扫描速度，所述扫描速度的范围为600mm/s-1500mm/s；且/或，所述成型参数包括扫描间距，所述扫描间...
【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，吴博阳，张海峥，罗再冉，刘茜，饶志乾，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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