[发明专利]一种适用于4D打印镍钛形状记忆合金的加工方法

说明书

本发明属于合金成型制造相关技术领域，其公开了一种适用于4D打印镍钛形状记忆合金的加工方法，该加工方法包括以下步骤：(1)采用SLM打印成形4D打印镍钛形状记忆合金零件；其中，所述4D打印镍钛形状记忆合金零件的材料是由镍和钛组成的镍钛合金，以质量分数计，镍的质量分数为55％～56％；钛的质量分数为44％～45％；(2)将所述4D打印镍钛形状记忆合金零件加热至300℃～700℃，并保温30min～90min；(3)将所述4D打印镍钛形状记忆合金零件冷却至室温，由此完成所述4D打印镍钛形状记忆合金零件的加工。本发明流程简单，易于实施，灵活性较好，适用性较强。

技术领域

本发明属于合金成型制造相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于4D打印镍钛形状记忆合金的加工方法。

背景技术

随着形状记忆合金的飞速发展，镍钛基合金以其优良的形状记忆效应、超弹性以及良好的机械性能而得到了最广泛研究及应用。由于制造技术的不断发展和进步，学者们对记忆合金的研究开始逐渐深入，文献指出为了使镍钛记忆合金在加工后拥有更好的形状记忆效应和超弹性，通常记性三种热处理工艺，即中温处理(冷加工后于400℃～500℃保温)、低温处理(完全退火后加工成型，再于200℃～300℃保温)、高温处理(800℃～1000℃均匀处理后急冷，再于400℃左右保温)，中温处理和高温处理能提高滑移变形的临界应力，易获得良好的形状记忆效应和超弹性性能。

4D打印技术自2013年被提出后，便受到了广泛的关注，4D打印技术是3D打印技术与智能材料相结合的产物，4D打印出的成品通过外界的刺激发生形状、性能和功能的变化，并辅以教学建模方法得以实现特定的改变，从而使其满足各个领域中的应用需求。在生物医疗方面，4D打印形状记忆合金可作为骨科内固定手术器械的制造材料，可制造形状记忆和基金“长骨接骨板”、“髌骨爪”等系列骨科内固定手术器械。目前发现具有“记忆”形状能力的合金已达80种，被应用的主要是镍钛形状记忆合金材料。

但是，目前4D打印镍钛合金的研究还处于起步阶段，工艺参数对相变特性、力学性能、孔隙率和几何特征有很大影响，然而，几乎未见关于4D打印镍钛形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性的研究。相应地，本领域存在着发展一种能够提高4D打印镍钛形状记忆合金的超弹性的适用于4D打印镍钛形状记忆合金的加工方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于4D打印镍钛形状记忆合金的加工方法，其基于现有4D打印镍钛形状记忆合金的制备特点，研究及设计了一种能够提高4D打印镍钛形状记忆合金超弹性的适用于4D打印镍钛形状记忆合金的加工方法。所述加工方法通过采用合理的工艺条件，提高了4D打印镍钛形状记忆合金的超弹性及形状记忆效应，流程简单，易于实施，灵活性较好，适用性较强。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于4D打印镍钛形状记忆合金的加工方法，该加工方法包括以下步骤：

(1)采用SLM打印成形4D打印镍钛形状记忆合金零件；其中，所述4D打印镍钛形状记忆合金零件的材料是由镍和钛组成的镍钛合金，以质量分数计，镍的质量分数为55％～56％；钛的质量分数为44％～45％；

(2)将所述4D打印镍钛形状记忆合金零件加热至300℃～700℃，并保温30min～90min；

(3)将所述4D打印镍钛形状记忆合金零件冷却至室温，由此完成所述4D打印镍钛形状记忆合金零件的加工。

进一步地，采用SLM打印成型时的参数为：激光功率为150W～250W，扫描速度为1000mm/s～1400mm/s，层厚为30μm～40μm，扫描间距为80～120μm。

进一步地，步骤(2)中，将所述4D打印镍钛形状记忆合金零件放于高温箱式炉内；接着，以80℃/h的升温速率将所述高温箱式炉升温至300℃～700℃。

进一步地，所述高温箱式炉内通入氩气以作为保护气体。