选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造技术是一个有序的构建过程,其中金属粉末颗粒快速熔化,随后逐道次、逐层凝固获得具有特定设计构型的金属构件。这些有序熔池和循环热历史的存在通常会导致在两个相邻熔池之间形成三个特征区:热影响区(Heat-affected zone, HAZ)、过渡区(Transition zone, TZ)和细小胞状晶区(Cellular-grain zone, CGZ)。这三个区域构成了组成基体的一个基本单元,本文将其定义为功能基元。
鉴于SLM NiTi合金功能基元内复杂热历史以及Ni4Ti3和Ti2Ni沉淀相形成的不同动力学和热力学需求,可以推测出这两种沉淀相将在功能基元内的不同位置形成。目前,研究者已经发现在激光处理的Ni50.8Ti49.2合金薄板中,Ni4Ti3沉淀相优先在HAZ中形成。目前为止,部分研究工作也已经观察到Ni4Ti3和Ti2Ni沉淀相可以同时在SLM NiTi合金中形成,然而,迄今为止,尚未有报道详细揭示这两种类型沉淀相在SLM NiTi合金中的具体析出位置及其对SLM NiTi合金功能特性的影响。
基于上述问题,华南理工大学研究者基于纳米镍粒子改性的Ni50.6Ti49.4合金粉末,采用SLM工艺获得了具有有序功能基元的Ni50.6Ti49.4合金。研究结果表明,SLM Ni50.6Ti49.4合金的功能基元由三个特征区域(HAZ、TZ 和 CGZ)组成,这三个区域具有不同的晶粒尺寸和沉淀相的不均匀分布。这三个特征区的协同作用导致SLM Ni50.6Ti49.4合金在循环压缩过程中获得了相对稳定的回复应变和较小的滞后区域面积。该论文获得的结果为通过原始粉末改性调控SLM NiTi合金的超弹性功能特性提供了新的可能途径,也可以为SLM工艺调控NiTi合金的微观结构提供一种新的策略,进一步扩大SLM NiTi合金的应用范围。相关成果以题为“Constructing function domains in NiTi shape memory alloys by additive manufacturing”发表在国际著名期刊Virtual and Physical Prototyping上。
https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/17452759.2022.2053821