[发明专利]一种4D打印铜基形状记忆合金的制备方法及4D打印铜基形状记忆合金

说明书

本发明公开了一种4D打印铜基形状记忆合金的制备方法及4D打印铜基形状记忆合金，包括配制4D打印金属粉末：以质量百分比计，为Al：10～25％、Mn：5～15％、Si：0.1～0.9％、Ni：0.1～1.0％、Zn：0.01～0.5％、Mg：0.05～0.3％、Ti：0.05～0.4％、Zr：0.05～0.2％、Sc：0.05～0.2％，其余为铜；真空熔炼、雾化制粉、筛粉、干燥；4D打印；热处理。本发明通过在CuAlMn形状记忆铜合金中添加其他微量元素，使得CuAlMn合金形状记忆效果大幅度提高，力学性能得到大幅度改善，本发明4D打印后所制备的成品可以通过对微量元素成份的改变，在‑20～200℃之间精准控制马氏体相变点。

技术领域

本发明属于技术领域，具体涉及一种4D打印铜基形状记忆合金的制备方法及4D打印铜基形状记忆合金。

背景技术

4D打印技术是以特定的增材制造技术(俗称3D打印)以及具有刺激反馈智能材料来建造物体的一项新兴技术。即在三维尺寸上构建的物体在特定条件下(如时间、温度、外力、电力作用下)具有第四维的变化，打印出来的结构体不再是静态的物体，而是具有可编程性的动态物体，可实现智编程、自组装过程，形状记忆合金智能材料因其在时间、温度、外力作用下具有形状记忆效应，是一类重要的4D打印合金材料。

状记忆合金(shape memory alloy缩写SMA)作为一种特殊的新型功能材料是集感知和驱动于一体的智能材料，具有无磁性、耐磨耐蚀等优点和独特的形状记忆功能，可以制备小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件，并能得到广泛应用。其应用范围涉及机械、电子、化工、航天航空、生物医疗、能源资源等诸多领域，CuAlMn形状记忆合金作为一种新型的记忆合金，具有恢复力大、冷加工性能优良、高耐热稳定性、造价低廉等优势，广泛用于NiTi记忆合金的替代品。目前，CuAlMn形状记忆合金制备方法有传统熔炼铸造及粉末冶金方法，这些方法制备的CuAlMn形状记忆合金存在塑形差，弹性各向异性大，晶粒尺寸大，应变程度小等缺点，限制了CuAlMn形状记忆合金在工程上的应用。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

作为本发明其中一个方面，本发明提供一种4D打印铜基形状记忆合金的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种4D打印铜基形状记忆合金的制备方法，其包括，

配制4D打印金属粉末：以质量百分比计，Al：10～25％、Mn：5～15％、Si：0.1～0.9％、Ni：0.1～1.0％、Zn：0.01～0.5％、Mg：0.05～0.3％、Ti：0.05～0.4％、Zr：0.05～0.2％、Sc：0.05～0.2％，其余为铜；真空熔炼、雾化制粉、筛粉、干燥；4D打印；热处理。

作为本发明所述的4D打印铜基形状记忆合金的制备方法的一种优选方案：所述配制4D打印金属粉末以质量百分比计，Al：20～24％；Mn：12％；Si：0.3～0.7％；Ni：0.3～0.8％；Zn：0.1～0.3％；Mg：0.1～0.2％；Ti：0.2～0.3％；Zr：0.13～0.15％；Sc：0.13～0.15％；其余为铜。

作为本发明所述的4D打印铜基形状记忆合金的制备方法的一种优选方案：所述真空熔炼，其熔炼温度为900～1500℃，炉内气压为0.4～0.6MPa。

作为本发明所述的4D打印铜基形状记忆合金的制备方法的一种优选方案：所述雾化制粉，以氮气为介质，气体压力为0.3～8MPa。

作为本发明所述的4D打印铜基形状记忆合金的制备方法的一种优选方案：所述筛粉，为过250目筛网筛粉。