選區激光熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造技術是一個有序的構建過程,其中金屬粉末顆粒快速熔化,隨后逐道次、逐層凝固獲得具有特定設計構型的金屬構件。這些有序熔池和循環熱歷史的存在通常會導致在兩個相鄰熔池之間形成三個特征區:熱影響區(Heat-affected zone, HAZ)、過渡區(Transition zone, TZ)和細小胞狀晶區(Cellular-grain zone, CGZ)。這三個區域構成了組成基體的一個基本單元,本文將其定義為功能基元。
鑒于SLM NiTi合金功能基元內復雜熱歷史以及Ni4Ti3和Ti2Ni沉淀相形成的不同動力學和熱力學需求,可以推測出這兩種沉淀相將在功能基元內的不同位置形成。目前,研究者已經發現在激光處理的Ni50.8Ti49.2合金薄板中,Ni4Ti3沉淀相優先在HAZ中形成。目前為止,部分研究工作也已經觀察到Ni4Ti3和Ti2Ni沉淀相可以同時在SLM NiTi合金中形成,然而,迄今為止,尚未有報道詳細揭示這兩種類型沉淀相在SLM NiTi合金中的具體析出位置及其對SLM NiTi合金功能特性的影響。
基于上述問題,華南理工大學研究者基于納米鎳粒子改性的Ni50.6Ti49.4合金粉末,采用SLM工藝獲得了具有有序功能基元的Ni50.6Ti49.4合金。研究結果表明,SLM Ni50.6Ti49.4合金的功能基元由三個特征區域(HAZ、TZ 和 CGZ)組成,這三個區域具有不同的晶粒尺寸和沉淀相的不均勻分布。這三個特征區的協同作用導致SLM Ni50.6Ti49.4合金在循環壓縮過程中獲得了相對穩定的回復應變和較小的滯后區域面積。該論文獲得的結果為通過原始粉末改性調控SLM NiTi合金的超彈性功能特性提供了新的可能途徑,也可以為SLM工藝調控NiTi合金的微觀結構提供一種新的策略,進一步擴大SLM NiTi合金的應用范圍。相關成果以題為“Constructing function domains in NiTi shape memory alloys by additive manufacturing”發表在國際著名期刊Virtual and Physical Prototyping上。
https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/17452759.2022.2053821