[發(fā)明專(zhuān)利]多層可記憶鎳鈦疊層柔性壁板的增材制造方法

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• 申請(qǐng)日: 2020-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112692283A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫中剛;方遠(yuǎn)志;閔金;郭艷華;常輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/105
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/105;B22F10/28;B22F10/64;C23C24/10;B22F3/24;B22F7/04;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y70/00;B33Y80/00;C21D1/26;C21D1/773;C22F1/02;C21D9/00
• 代理公司: 南京行高知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松

本發(fā)明公開(kāi)了一種多層可記憶鎳鈦疊層柔性壁板的增材制造方法，包括以下具體步驟：采用激光熔覆技術(shù)，在氬氣氣氛中，以ABABAB的結(jié)構(gòu)層交替送粉打印，每單層打印完后，需停留一段時(shí)間再進(jìn)行下一單層打印，直至打印出所需厚度的鎳鈦疊層壁板；將打印好的鎳鈦疊層壁板放入真空退火爐中，在一定的真空度中，將爐內(nèi)加熱至一定溫度，保溫，再冷卻至室溫，即得可記憶鎳鈦疊層柔性壁板。本發(fā)明的方法制備的鎳鈦疊層柔性壁板具有更好的形狀記憶能力，鎳鈦層組織致密，層與層之間結(jié)合度好，壁板內(nèi)部缺陷少，且工序簡(jiǎn)單，降低成本，便于生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種鎳鈦疊層柔性壁板的制造，尤其是一種關(guān)于多層可記憶鎳鈦疊層柔性壁板的增材制造方法。

背景技術(shù)

鎳鈦形狀記憶合金是目前最具工業(yè)實(shí)用價(jià)值的形狀記憶材料，它具有出色的力學(xué)性能和耐磨、耐腐蝕性能，同時(shí)擁有形狀記憶效應(yīng)、超彈性、阻尼特性和生物相容性等多種特性。鎳鈦形狀記憶合金的抗拉強(qiáng)度在1000MPa以上，延伸率在20％以上，疲勞壽命達(dá)107次，阻尼特性比普通的彈簧高10倍，其耐腐蝕性能優(yōu)于目前最好的醫(yī)用不銹鋼，因此可以滿足各類(lèi)工程和醫(yī)學(xué)的應(yīng)用需求，是一種優(yōu)秀的功能材料，在航空航天，能源，醫(yī)療器械，汽車(chē)及建筑等方面有著廣泛的應(yīng)用。

目前鎳鈦疊層板大多采用累積疊軋技術(shù)或者熱壓法。累積疊軋技術(shù)工藝(如圖1)是將表面進(jìn)行脫脂及加工硬化等處理后的尺寸相等的兩塊金屬薄板材料在一定溫度下疊軋使其自動(dòng)焊合，然后重復(fù)進(jìn)行相同的工藝反復(fù)疊軋焊合。在累積疊軋變形過(guò)程中，局部易發(fā)生頸縮和斷裂，且隨著疊軋道次的增加，硬層金屬將分離并均勻鑲嵌在軟層金屬上。這是由于疊軋時(shí)，層狀復(fù)合材料的軋制壓力與摩擦力共同作用，形成與軋制方向呈45°的剪切力(如圖2)，隨著疊軋次數(shù)的增加，剪切力由表層穿過(guò)界面深入到各層內(nèi)部，將出現(xiàn)很明顯的剪切變形帶。同時(shí)，由于異種金屬的塑性變形行為不同，當(dāng)累積真應(yīng)變達(dá)到一定程度時(shí)，金屬層局部會(huì)產(chǎn)生不均勻變形而引起應(yīng)力狀態(tài)的改變，應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)材料的屈服極限，致使較硬層金屬發(fā)生頸縮和斷裂。而這些組織內(nèi)部缺陷均會(huì)影響鎳鈦疊層板的變形能力，同時(shí)也影響疊層板的強(qiáng)度和塑性。

熱壓法是在加熱并同時(shí)加壓的條件下燒結(jié)的方法，這種方法對(duì)設(shè)備要求較高，且層間仍為機(jī)械結(jié)合，冶金結(jié)合較差，擴(kuò)散所需的時(shí)間較長(zhǎng)；因此，該方法所得的鎳鈦疊層板的性能也有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多層可記憶鎳鈦疊層柔性壁板的增材制造方法，該方法制備的鎳鈦疊層柔性壁板具有更好的形狀記憶能力，鎳鈦層組織致密，層與層之間結(jié)合度好，壁板內(nèi)部缺陷少，且工序簡(jiǎn)單，降低成本，便于生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種多層可記憶鎳鈦疊層柔性壁板的增材制造方法，包括以下具體步驟：

S1：采用激光熔覆技術(shù)，在氬氣氣氛中，以ABABAB的結(jié)構(gòu)層交替送粉打印，每單層打印完后，需停留一段時(shí)間再進(jìn)行下一單層打印，直至打印出所需厚度的鎳鈦疊層壁板；

其中，A和B皆為純鈦粉、純鎳粉或鎳鈦混合粉末中的一種，且A與B為不同的粉末；

S2：將步驟S1中打印好的鎳鈦疊層壁板放入真空退火爐中，在一定的真空度中，以10～20℃/min的速度將爐內(nèi)加熱至600℃～880℃，保溫，再冷卻至室溫，即得可記憶鎳鈦疊層柔性壁板。

進(jìn)一步地，步驟S1中，采用激光熔覆技術(shù)打印鈦鎳疊層壁板的過(guò)程為：將基板放入加工倉(cāng)內(nèi)固定，進(jìn)行定位調(diào)整坐標(biāo)；將粉末放入送粉器中，送粉時(shí)需同步充入氬氣；加工倉(cāng)用氬氣進(jìn)行洗氣；建立打印的模型，輸出打印的程序；調(diào)節(jié)激光功率，粉盤(pán)轉(zhuǎn)速，掃描速度，開(kāi)始打印第一層，打印完第一層后，停留一段時(shí)間，調(diào)節(jié)下一層的打印參數(shù)進(jìn)行下一層打印；其中，打印參數(shù)為：激光功率為1.6～2.6kW，掃描速度為8～10mm/s，粉盤(pán)轉(zhuǎn)速1r/min。

進(jìn)一步地，加工倉(cāng)需用氬氣洗氣至氧含量200ppm以下。