“通过水热退火法原位制备类花朵结构的BiOBr/Bi24O31Br10复合材料，用于在模拟日光照射条件下降解环丙沙星”

《Materials Science in Semiconductor Processing》：“In situ preparation of 3D flower like BiOBr/Bi 24O 31Br 10 composite by annealing hydrothermal method for the ciprofloxacin degradation under simulated sunlight irradiation”

NiTi形状记忆合金激光粉末床熔融制备的微观结构演化与应力诱导马氏体相变特性研究。对比低功率/低速（Sample I）和高功率/高速（Sample II）两种工艺，发现Sample I延展性更优且相变速率更高，而Sample II形成强?001?纤维织构并降低缺陷密度，但SIMT平台更平缓。研究揭示了加工参数对材料性能的关键调控机制，为优化LPBF工艺提供理论依据。

　　本研究深入探讨了通过激光粉末床熔融（LPBF）技术制备的NiTi形状记忆合金在微观结构演化、晶体学织构发展以及应力诱导马氏体相变（SIMT）行为方面的特性。为了系统分析不同加工参数对材料性能的影响，研究人员采用了两种截然不同的加工条件，分别是低激光功率与低扫描速度（Sample I）以及相对较高的激光功率与高扫描速度（Sample Ⅱ）。尽管两种加工方式的目标是实现相同的体积能量密度（VED），但它们在微观结构和机械性能上表现出显著差异。通过同步辐射高能X射线衍射（HE-XRD）和电子背散射衍射（EBSD）等先进表征手段，研究团队对两种样品的变形行为与SIMT特性进行了详细分析。

Sample I在加工过程中呈现出更加随机的晶粒取向和较粗大的晶粒结构，同时伴随着较高的孔隙率。相比之下，Sample Ⅱ则形成了沿着构建方向具有强烈?001?纤维织构的奥氏体相，其缺陷密度明显低于Sample I。这一结果表明，不同的能量输入方式对NiTi合金的微观结构和织构发展具有深远影响。通过原位HE-XRD拉伸实验，研究人员进一步发现，在加载方向（LD）平行于水平方向（即平行于构建方向）的情况下，Sample I表现出更高的延展性、更平坦的SIMT平台以及更快的马氏体相变速率。这说明，在相同的体积能量密度条件下，低功率低速度的加工方式可能更有利于材料在拉伸过程中的延展性和相变行为。

在变形过程中，两种样品的定向马氏体晶粒之间出现了显著的晶粒间相互作用，这一现象通过观察到的[111]//LD方向马氏体晶粒的负晶格应变得到了验证。这表明，在不同的加工条件下，材料内部的应力分布和晶粒排列方式对SIMT的激活和演化具有重要影响。对于Sample I，由于其晶粒结构较为粗大且随机，变形过程中可能更容易引发晶粒间的应变累积和相互作用，从而促进马氏体相变的进行。而Sample Ⅱ由于形成了更加有序的?001?纤维织构，其晶粒排列具有较高的对称性和一致性，这可能在一定程度上抑制了晶粒间的复杂相互作用，进而影响了SIMT的速率和行为。

NiTi形状记忆合金因其独特的形状记忆效应和超弹性特性，在生物医学和工业领域得到了广泛应用。然而，传统制造方法（如铸造和锻造）在处理复杂几何结构和精密尺寸控制方面存在一定的局限性，尤其是在材料加工过程中容易产生表面质量下降、尺寸不一致以及工具磨损等问题。这些问题限制了NiTi合金在高精度应用中的表现，促使研究人员探索更加先进的制造技术。

作为增材制造（AM）的一种典型技术，LPBF技术能够实现复杂三维结构的逐层熔融成型，展现出与传统加工方式不同的微观结构和机械性能。研究表明，通过调整激光功率和扫描速度等关键参数，可以有效调控NiTi合金的相变温度范围、晶粒尺寸以及织构发展。例如，高功率输入可能会导致元素蒸发（如镍的损失）、氧化以及析出物（如Ni4Ti3和Ti2Ni）的形成，从而改变材料的相变温度和性能。而扫描速度的变化则会影响熔池的温度分布和凝固过程，进而影响材料的微观结构演化和晶粒取向。

在本研究中，研究人员特别关注了在相同体积能量密度条件下，不同能量输入方式对NiTi合金微观结构和SIMT行为的影响。他们发现，虽然两种加工方式在相变温度方面表现出一定的相似性，但在微观结构和织构发展上存在显著差异。Sample I由于加工参数较低，导致了较低的能量输入，这可能影响了材料的熔化过程和晶粒生长，从而形成了较为粗大且随机的晶粒结构，同时伴随着较高的孔隙率。而Sample Ⅱ在高功率和高扫描速度的条件下，熔池的温度分布更加均匀，能量输入更加集中，这有助于形成更细小且有序的晶粒结构，同时减少孔隙的形成。

此外，研究人员还发现，不同的加工条件对材料的机械性能也有明显影响。Sample I在拉伸过程中表现出更高的延展性和更平坦的SIMT平台，这可能与其较为随机的晶粒结构和较高的孔隙率有关。而Sample Ⅱ由于形成了较强的?001?纤维织构，其机械性能表现出更高的强度和更低的延展性。这种差异可能是由于晶粒取向对材料的应力响应和变形机制具有重要影响，而?001?织构在某些方向上表现出更强的硬度和刚度，从而限制了材料的延展性。

在讨论部分，研究团队指出，LPBF加工参数的选择需要在不同性能需求之间进行权衡。高功率和高扫描速度的加工方式虽然能够提高材料的织构有序性和晶粒细化程度，但可能会导致较高的能量输入，从而引发元素蒸发和氧化等不良现象。而低功率和低扫描速度的加工方式虽然有助于提高材料的机械性能，但可能会导致晶粒结构不够均匀，进而影响材料的整体性能和功能特性。因此，如何在保证材料功能性能的同时，优化加工参数以减少缺陷和提高微观结构的均匀性，是未来研究的重要方向。

研究团队还强调，尽管两种加工方式在体积能量密度方面保持一致，但它们在实际应用中可能会表现出不同的功能特性。例如，在某些应用场景中，高延展性可能是至关重要的，而在其他场景中，高强度和刚度可能更为重要。因此，针对不同的应用需求，研究人员需要根据具体的加工参数组合来调整材料的微观结构和织构发展，以实现最佳的性能表现。

为了更全面地理解不同加工条件对NiTi合金性能的影响，研究团队采用了同步辐射高能X射线衍射和EBSD等先进技术手段。这些技术能够提供高分辨率的微观结构信息和晶体学织构数据，从而帮助研究人员深入分析材料的变形行为和SIMT特性。通过结合这些技术，研究团队能够系统地研究不同加工参数对材料性能的影响，并为未来优化LPBF工艺参数提供了重要的理论依据和实验数据支持。

此外，本研究还揭示了不同加工条件对NiTi合金内部缺陷密度的影响。在Sample I中，由于较低的能量输入，熔池的温度分布可能不够均匀，导致部分粉末未能完全熔化，从而形成较高的缺陷密度。而在Sample Ⅱ中，较高的能量输入有助于更均匀地熔化粉末，减少缺陷的形成，从而提高材料的致密性和机械性能。这一发现对于优化LPBF工艺参数，减少材料缺陷，提高成品率具有重要意义。

研究团队还指出，不同的晶体学织构对材料的力学行为和功能特性具有显著影响。例如，?100?织构由于其较高的Schmid因子，在压缩过程中可能表现出较低的屈服应力，而?001?织构则可能在某些方向上表现出更强的硬度和刚度。这些差异表明，晶体学织构的选择对于材料的性能优化至关重要。因此，在未来的LPBF工艺优化中，研究人员需要更加关注晶体学织构的发展，并尝试通过调整加工参数来调控材料的织构特性。

总的来说，本研究通过系统分析不同加工参数对NiTi形状记忆合金微观结构和SIMT行为的影响，为优化LPBF工艺参数提供了重要的理论依据和实验数据支持。研究结果表明，高功率和高扫描速度的加工方式虽然能够提高材料的织构有序性和晶粒细化程度，但可能会导致较高的缺陷密度和元素蒸发，从而影响材料的性能表现。而低功率和低扫描速度的加工方式虽然能够减少缺陷的形成，但可能会导致材料的延展性和机械性能下降。因此，在实际应用中，研究人员需要根据具体的需求和应用场景，综合考虑加工参数对材料性能的影响，以实现最佳的性能优化。

通过本研究，研究人员不仅揭示了不同加工条件对NiTi合金性能的影响机制，还为未来在增材制造领域进一步优化材料性能提供了新的思路和方法。这些发现对于推动NiTi形状记忆合金在生物医学和工业领域的应用具有重要意义，同时也为其他形状记忆合金的加工和性能优化提供了参考价值。