供稿人：王義凱 高琳 供稿單位：西安交通大學(xué)機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室 發(fā)布日期：2022-11-09
NiTi形狀記憶合金（SMA）因其可恢復(fù)的熱機械性能而廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。通過激光粉末床融合（LPBF）技術(shù)可以構(gòu)建預(yù)先設(shè)計的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，從而進一步提高NiTi SMA的可恢復(fù)性能。然而，把LPBF技術(shù)應(yīng)用于制備NiTi SMA的主要問題在于在打印過程中由于Ni/Ti成分的顯著偏差而導(dǎo)致的熱機械性能下降。
近來，中國科學(xué)院過程工程研究所團隊通過采用在NiTi粉末上預(yù)涂Ni的方法，完成了Ni的均勻分布并保持其良好的球形度，這初步解決了目前LPBF打印過程中Ni損失引起的NiTi合金熱機械性能下降的問題。
在研究過程中，該團隊研制了一種新型的鎳涂層NiTi粉末，并通過電顯比較了化學(xué)鍍前后NiTi合金粉末的形貌（如圖1），兩種粉末的球形度和大小相似，這表明化學(xué)鍍很少改變原始粉末的形態(tài)。圖2顯示了原始粉末、原始粉末打印樣品和涂層粉末打印樣品的DSC結(jié)果。與原始粉末相比，由于Ni損失現(xiàn)象的存在，相應(yīng)的打印樣品的相變溫度增加了約50℃。相比之下，涂覆粉末的打印樣品的相變溫度以類似于原始粉末的相變溫度的方式向左移動，這表明NiTi SMA熱機械性能的恢復(fù)。這與SEM結(jié)果一致，即鎳涂層在打印過程中的NiTi基體里迅速均勻化。
圖1 NiTi原始粉末（a）和化學(xué)鍍后的NiTi粉末（b）的SEM圖像
圖2 DSC曲線：(a)原始粉末，(b)原始粉末的打印樣品，(c) 1.2 wt% Ni涂層粉末的打印樣品