采用蓝光激光增材制造技术制备的NiTi形状记忆合金具有更优的微观结构和机械性能

《Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy》：Enhanced microstructure and mechanical properties of NiTi shape memory alloys fabricated by blue laser additive manufacturing

蓝激光增材制造可有效调控NiTi合金微观结构，通过热流耦合有限元模型优化加工参数，形成〈100〉取向和Ni3Ti4沉淀相，提升合金强度（631MPa）与硬度（255HV），摩擦系数达0.4208。

　　

易 巴 | 米荣燕 | 洪旭金 | 梁 国 | 张 清茂

华南师范大学信息与光电科学工程学院，广东省纳米光子功能材料与器件重点实验室，广州 510006，中国

摘要

近年来，NiTi形状记忆合金（SMAs）因其卓越的功能特性而受到广泛关注，这些特性在航空航天、生物医学和工业领域中具有重要意义。然而，传统的制造技术往往无法优化NiTi合金的机械性能，这主要是由于激光吸收和微观结构控制的局限性。本研究探讨了蓝光激光（λ = 455 nm）增材制造技术在制备高性能NiTi合金方面的潜力。通过使用热流耦合有限元模型，我们分析了加工参数对熔池内温度和速度场的影响。实验结果表明，蓝光激光显著改善了合金的微观结构，形成了〈100〉取向的晶粒结构，高角度晶界处出现了大量的Ni?Ti?沉淀物，并且在晶粒内部形成了高密度的几何必要位错。这些微观结构的改善使得合金具备了优异的机械性能，包括631 MPa的抗拉强度、150 MPa的屈服强度、255 HV的平均显微硬度和0.4208的摩擦系数。本研究提出了一种制备高性能NiTi合金的新方法，强调了蓝光激光技术在增材制造中改善微观结构调控和机械性能优化方面的优势。