【摘 要】
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Ti-Ni合金因为其形状记忆效应,超弹性、髙阻尼性、生物相容性、耐磨损、弹热性等性能,广泛应用于航天航空、医疗、机械制造、电子和交通等领域,是目前记忆性能最佳、应用范围最广、应用量最多的形状记忆合金。但是由于Ti-Ni合金硬度高,马氏体相变过程和微观组织易受到机加工行为和热力条件影响,切削性能较差,很难通过一次熔铸或者二次加工得到成分均匀,精密度高,性能优异,结构复杂的Ti-Ni合金工件。因此,如
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Ti-Ni合金因为其形状记忆效应,超弹性、髙阻尼性、生物相容性、耐磨损、弹热性等性能,广泛应用于航天航空、医疗、机械制造、电子和交通等领域,是目前记忆性能最佳、应用范围最广、应用量最多的形状记忆合金。但是由于Ti-Ni合金硬度高,马氏体相变过程和微观组织易受到机加工行为和热力条件影响,切削性能较差,很难通过一次熔铸或者二次加工得到成分均匀,精密度高,性能优异,结构复杂的Ti-Ni合金工件。因此,如何快速成型精细、复杂的Ti-Ni形状记忆合金器件成为此领域内的一个难题。目前已有学者结合金属3D打印技术,展开Ti-Ni合金增材制造的研究,材料最佳拉伸性能在15%~20%之间。但是研究内容多围绕着材料学或打印工艺参数对马氏体相变行为的影响规律等方面,而关于3D打印Ti-Ni形状记忆合金的结构件机械性能的研究尚未有人报道。本文基于选区激光熔化技术制备了多种50.2at%Ni的Ti-Ni合金精细构件,将从材料性能、结构尺寸差异、力学性能、形状记忆功能、参数调控等多方面对Ti-Ni合金构件进行系统地论述及深入研究。本文首先通过选区激光熔化技术制备了不同工艺参数的负泊松比薄壁构件和螺旋桁架构件,结合实验结果总结了选区激光熔化技术制备Ti-Ni合金构件的方法,得到了一套成型Ti-Ni形状记忆合金构件的技术参数包。通过激光共聚焦显微镜和计算机断层扫描技术表征了不同工艺参数的构件的粗糙度、尺寸精度以及孔缺陷类型。根据金相样品、扫描电镜以及透射电镜的观测,揭示了主要工艺参数对Ti-Ni形状记忆合金精细构件形貌精度、机械性能的影响规律,并解释其性能发生改变的内在机制。提出控制、改善、提升Ti-Ni精细构件形貌、性能的制备方法。并对不同工艺参数的构件进行了准静态压缩实验和形状记忆效应的测试,分析了力学性能和相变行为的变化规律。希望通过本文的研究为不同领域应用的Ti-Ni形状记忆合金构件在形状设计、性能指标、工艺参数等方面提供一些技术上的参考。
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