DRD

微激光金属丝沉积薄壁镍钛合金的马氏体相变、微观结构和功能行为

近等原子NiTi相的Ni含量在稳定的成分范围内[1]。因此，发生MT的温度范围决定了NiTi主要用作致动器或基于形状记忆效应或超弹性的生物医学设备。结合金属AM工艺可获得的复杂几何特征，利用形状记忆效应可以制造4D材料，其中时间维度被添加到材料几何形状中。由于NiTi合金是研究最广泛的SMA之一，因此它们也被探索作为AM材料，主要是通过使用粉末床熔合技术，例如选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）和直接能量沉积（DED）[2e4]。这些AM工艺的特点是几何精度高、能够创建内部通道、表面粗糙度合理，以及能够在材料中产生晶格结构[5e7]。然而，与粉末床熔合技术相比，激光金属沉积 (LMD) 等 DED 工艺吸引的研究关注较少 [8,9]。镍钛诺 (镍和钛的合金) 的 AM 在控制构建部件中的最终 Ni 含量方面可能非常关键，特别是由于 Ni 的优先汽化 [10]。这意味着在 AM 过程中可能会发生化学变化，导致原料偏离初始化学成分。AM 工艺过程中的 Ni 损失会导致部件的最终使用问题以及由材料形状记忆行为的局部差异引起的工艺不稳定性。因此，应仔细选择原料材料以潜在地补偿 Ni 的损失。在这方面，通过雾化生产粉末原料对于控制和维持生产批次内和生产批次之间所需的化学成分可能很麻烦。这种变化对 NiTi 合金性能来说可能更为关键，因为它对其化学成分高度敏感。已有研究调查了粉末和线材原料的元素混合，以解决 DED 工艺中化学成分变化的问题 [11, 12]。尽管 NiTi 粉末原料尚未被 AM 最终用户广泛使用，但细 NiTi 线材在市场上广泛可用，并正在开发用于各种应用。商用 NiTi 线材有不同的直径，价格明显低于具有相同化学成分的粉末原料。在使用 NiTi 线材的 DRD 工艺中研究了电弧和等离子等不同热源 [13 e 17]。最近，已证明使用脉冲波 (PW) 激光发射可有效沉积小直径线材，并且与线材直径相比，轨道宽度不会显着增大 [18]。微激光金属丝沉积 (m LMWD) 是一种制造小型 3D 组件或小型半成品零件（例如板、管和环）的好方法，这些零件由镍钛合金制成。与粉末沉积相比，该工艺本质上更安全，原料尺寸与市售 NiTi 丝的直径（0.4 e 0.5 毫米）相当。m LMWD 工艺的可行性已在多种材料中得到证实，例如不锈钢 [18]、AlSi 12 合金 [19] 和以 Dy 为主要合金的 Mg 合金