激光选区熔化成形NiTi形状记忆合金技术基础研究

实验结果表明, NiTi 合金经重熔后组织发生很大 变化, 表层内夹杂物很少、晶粒细小且组织致密。这 对于钝化金属十分重要, 有利于在合金表 面形成均
匀、连续、致密的钝化膜, 形成良好的保护作用; 而有 缺陷的钝化膜中 Ni 可以通过扩 散发生溶出[14] 。不 过激光处理过程中形成的 T i2Ni、T iNi3 等相对重熔层
通过表面处理可以改善 NiT i 合金的耐 腐蚀性; 如电解抛光、机械抛光、热处理、硝酸钝化和不同消毒 处理[ 2] 来提高合金表面 NiPTi 比值、将合金表面的多 晶氧化物转变为非晶氧化物[ 7] 、合金表面离子注入[8] 等, 但是这些方法得到的改性层厚度有限, 不能根据 需要调整, 同时难以保证植入体表面受到局部破坏后 在体液环境中仍然具有良好的耐腐蚀能力。此外可 采用化学沉积[ 9, 10] 等方法获得羟基磷灰石覆层; 溶胶 - 凝胶或离子注入法制备 TiO2 薄膜[ 11] 等; 采用表面覆 层的方法, 覆层与基体金属之间的结合力是比较突出 的问题, 特别是对于需要承受载荷的 NiT i 合金植入
KH2 PO4 0106gPl, MgCl2-6H2 O 0110gPl, MgSO4- 7H2O 0110gPl, CaCl2 0118gPl, Glucose 1gPl; pH 值为 714。
2 实验结果与讨论
图 1 所示为表面处理前 NiTi 合金的显微组织, 可 见主要为单相组织, 但有析出相( 或夹杂物) 颗粒及微 小孔洞存在。由于金属钛与氧有很强的亲和能力, 合 金的冶炼过程中不可避免地形成氧化物; 此外, 根据 N-i Ti 二元合金相图, 理想配比的 NiTi 金属间化合物 在低温下稳定存在的成分范围非常小, 因而合金由高 温到低温的冷却过程中会有其它 N-i Ti 金属间化合物 析出。采用 EDX 对图 1 中颗粒进行成 分分析, 表明 颗粒分别是富钛和富氧相。X 射线衍射分析结果证 实合金由 B2 结构金属间化合物 NiTi 组成, 如图 2 所 示, 未出现氧化物及富钛相衍射峰, 可能是由于这两 种物相数量较少造成的。

激光选区熔化成形钛铝合金微观组织与性能演变规律研究TiAl合金具有低密度、优异的高温强度和蠕变抗力等优点,作为高温结构材料,其在航空航天等领域具有广泛的应用前景。

但是,TiAl 合金热加工性能较差以及其本征脆性,传统加工方法难以甚至无法整体制造出具有复杂结构的高性能TiAl合金零件。

金属增材制造技术(Metal Additive Manufacturing,MAM)在无需刀具以及模具的前提下,利用三维CAD数据,可以直接快速精确的整体制造出复杂高性能金属零件。

激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)是最具发展潜力的金属增材制造技术之一。

利用SLM技术逐层熔化微细TiAl合金粉末,在理论上上可成形任意复杂结构的TiAl合金零件。

然而,SLM成形过程存在快速熔化、快速凝固和逐层叠加等特征,与传统工艺有较大的差异性,最终导致SLM成形零件与传统方法在微观组织与性能方面存在明显差异。

因此,本文以Ti-45Al-2Cr-5Nb合金粉末为成形材料,研究SLM成形TiAl合金的工艺、显微组织及力学性能。

主要结论和创新点如下:1、研究了激光功率对SLM成形Ti-45Al-2Cr-5Nb合金微观组织、相组成与维氏硬度的演变规律。

发现SLM成形的Ti-45Al-2Cr-5Nb合金主要由α2,γ和B2三相组成,上表面和侧面微观组织分别为等轴晶和柱状晶。

激光扫描形成的熔池被分割成三个区域:粗晶区、过渡区和细晶区。

随着激光功率的增加,晶粒尺寸逐渐增大并且其取向由强烈的(0001)转变为(0001),(1011)和(1121),同时大角度晶界(high-angle grain boundaries,HAGBs)和α2相的含量也逐渐增大。

另外,由于晶粒尺寸的增大以及B2相含量的降低,成形件的维氏硬度随激光功率增大由580.1±16.4 Hv1/15逐渐减小至561.7±16.1 Hvi/15。

材料工程第49卷第3期2021年3月第1—13页Journal of Materials EngineeringVol.49No.3 Mar.2021pp.1―13NiTi基形状记忆合金弹热效应及其应用研究进展Research progress in elastocaloric effect and itsapplication of NiTi-based shape memory alloys朱雪洁S钟诗江S杨晓霞2,张学习S钱明芳S耿林1(1哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨150001;2山东大学材料科学与工程学院，济南250014)ZHU Xue-ie1,ZHONG Shi-iang】,YANG Xiao-xia2,ZHANG Xue-xi1,QIAN Ming-fang1,GENG Un1(1School of Materials Science and Engineering,Harbin Institute ofTechnology?Harbin150001,China2School of Materials Scienceand Engineering,Shandong University?J inan250014,China)摘要：NiTi合金作为性能最优异的形状记忆合金之一，已经广泛应用于航空航天、电子、建筑、生物医学等领域。

近年来，NiTi基合金极佳的力学性能、巨大的弹热效应和良好的机械加工性使其在弹热制冷领域引起了广泛关注。

然而，传统NiTi二元合金超弹性应力滞后大，超弹性和弹热效应循环稳定性差，达不到实际应用所需的长期服役要求。

本文介绍了NiTi基合金的弹热效应研究进展，从掺杂合金元素、热机械处理、改变制备方法等角度综述了近几年NiTi基合金弹热效应改进优化的研究进展，同时本文也简要介绍了已经开发的基于NiTi基合金的弹热装置或原型机。

但是目前NiTi基合金弹热材料的研究和原型机的开发仍处于实验阶段，实现其商业化应用需要进一步深入研究和优化，未来前者研究重点将集中在材料小型化、合金化或特殊处理及改变循环方式等方面，后者也将从提高热量传输效率、加强热量交换、减小摩擦等损耗、改进机械负载和循环模式等方面不断优化和完善。

随着技术的进步，激光选区熔化成形技术的加工范围不断扩大，可制造的材料种类 也在不断增加。
未来，激光选区熔化成形技术将朝着提高成形效率、降低制造成本、优化零件性能 等方向发展，并有望在更多领域得到应用。
02
ti6al4v材料的特性
激光选区熔化成形ti6al4v应 力演化及控制
汇报人： 2024-01-01
目录
• 激光选区熔化成形技术简介 • ti6al4v材料的特性 • 激光选区熔化成形ti6al4v过
程中的应力演化 • 控制激光选区熔化成形
ti6al4v应力的方法 • 激光选区熔化成形ti6al4v的
应用案例
பைடு நூலகம்
01
激光选区熔化成形技术简介
激光选区熔化成形技术的原理
激光选区熔化成形技术是一种基于粉 末床的增材制造技术，利用高能激光 束对金属粉末进行逐层熔化、凝固， 实现三维零件的成形。
通过逐层堆积的方式，最终完成复杂 三维零件的成形。
激光束在粉末床上进行扫描，将粉末 熔化并形成液态金属，随后液态金属 冷却凝固形成致密的金属零件。
激光选区熔化成形技术的应用领域
01
激光选区熔化成形技术广泛应用 于航空航天、汽车、医疗等领域 ，可制造高强度、高精度、高性 能的金属零件。
02
由于其能够快速制造复杂结构零 件的能力，使得该技术在产品研 发、原型制作以及小批量生产等 领域具有显著优势。
激光选区熔化成形技术的发展现状与趋势
目前，激光选区熔化成形技术已经得到了广泛的应用和推广，技术成熟度不断提高 ，制造效率与零件性能也在持续优化。

二元合金As比Af低15--20℃，Mf比Ms低15--20℃，Mp比Ap低25--50℃， Af比Mf高40--70℃，Md比Af高25--50℃。
Md>Af>Ap>As>Ms>Mp>Mf
相变点（ASTM F2005-00）
典型TiNi二元合金相变温度（美国SMA提供）
Example Mf Mp Ms As
f 长时间约束时效
方法：
富镍NiTi合金700℃固溶处理 500℃左右长时间约束时效
原理：
500℃左右长时间约束时效，析出Ti3Ni4粒子，使 R相变出现。发生B2→R→B19’相变。降温时发生R相 变和马氏体相变。R相和马氏体相将在Ti3Ni4粒子和B2 相界面处形核，只有某一特定取向的R相或马氏 相形成。出现双程形状记忆效应。
3 形状记忆效应和超弹性比较
联 系：本质都是马氏体
相变和逆相变引起，一 个是温度引起，一个是 应力引起。
区 别：形状记忆效应在
Mf点以下变形；超弹性 在Af点以上变形。
测试方法
1、相变温度测试
方法一：DSC法 F2004—00美国标准
原 理：吸、放热时，测试材料与参照材料的热流差值 标准规定：用于测量54.5—56.5wt%Ni
1、 形状记忆效应(Shape Memory Effet)
(2).双程形状记忆效应（Two-Way SME）
➢ 它对两种不同的形状进行记忆。 ➢ 一种是高温形状，一种是低温形状。 ➢ 通过加热和冷却，材料能够重复地由一种
形状转变为另一种形状。
获得方法
a 在马氏体状态过变形
b 形状记忆循环 C 伪弹性循环 d 结合形状记忆和伪弹性循环
F2082—01 方法：180℃弯曲的半径 不小于10倍丝径（为了 形状完全恢复），缓慢 加热。 优点：可测量超弹性金 属Af，记忆材料Af 缺点：Ms、Mf等相变点 无法测试

niti形状记忆合金的固溶线概述及解释说明1. 引言1.1 概述在过去的几十年里，材料科学领域一直致力于研究和开发新型智能材料。

其中，形状记忆合金因其独特的性质和广泛的应用前景而备受关注。

作为形状记忆合金系列中的重要一员，niti形状记忆合金由镍（Ni）和钛（Ti）组成。

它具备两种状态：奥氏体相和马氏体相，在不同温度下可以通过固溶线自动实现相变。

本文将详细介绍niti形状记忆合金中固溶线的概念、特点以及与其相关的测定方法与调控因素。

深入了解这些内容对于进一步应用和优化niti形状记忆合金具有重要意义。

1.2 文章结构本文章分为五个主要部分，每个部分都旨在全面探讨niti形状记忆合金的固溶线。

首先是引言部分，我们将简单介绍niti形状记忆合金以及本文的目标。

然后，在第二部分中，我们将详细讨论niti形状记忆合金和固溶线的基本原理与特点。

接下来，第三部分将介绍固溶线测定的一些常用方法，包括热分析法、电阻率法和显微结构观察法。

第四部分将探讨影响固溶线的因素以及调控这些因素的方法，包括成分与比例对固溶线的影响、温度对固溶线的影响以及加工工艺对固溶线的调控方法。

最后，在结论部分，我们将总结文章内容并展望niti形状记忆合金固溶线领域未来的研究发展方向。

1.3 目的本文旨在全面概述和解释niti形状记忆合金中固溶线的相关知识。

通过对合金含义与特点、马氏体相与奥氏体相转变原理以及固溶线定义与重要性等方面进行综合介绍，读者可以更好地了解niti形状记忆合金中固溶线所扮演的关键角色。

此外，我们还将详细介绍测定固溶线的常用方法以及影响固溶线位置和调控方法等实际应用内容，希望能为材料科学领域相关研究提供有价值的参考和启示。

2. niti形状记忆合金的固溶线：2.1 合金的含义和特点：合金是由两种或更多种金属元素混合而成的材料。

niti形状记忆合金是一种独特的合金，其主要成分为镍（Ni）和钛（Ti）。

这种合金因具有形状记忆效应而受到广泛关注。

一、概述形状记忆合金（SMAs）是一种具有记忆性能的功能材料，具有形状可逆性和超弹性等独特性能。

其中，niti形状记忆合金由镍和钛两种元素组成，具有优良的记忆性能和机械性能，被广泛应用于医疗器械、汽车、航空航天等领域。

而动态扫描量热仪（DSC）曲线是研究niti形状记忆合金相变行为的重要手段。

二、niti形状记忆合金的基本性能1. 记忆效应niti形状记忆合金具有记忆效应，即在预设的形状被改变后，当受到外力或温度变化等刺激后，能够恢复到其预设的形状，这一特性使得niti形状记忆合金在医疗领域中得到广泛应用，如血管支架等医疗器械的制造。

2. 超弹性niti形状记忆合金还具有超弹性，即在受到外力作用时，能够产生较大的形变而不会发生塑性变形，一旦外力消失，又能够自行恢复原有形状，这种性能使得niti形状记忆合金在汽车和航空航天领域中得到广泛应用。

三、动态扫描量热仪曲线的意义1. 相变温度动态扫描量热仪曲线可以帮助研究人员测定niti形状记忆合金的相变温度，包括马氏体相变和铁素体相变的温度范围和特性，这对于合金的性能评价和应用具有重要意义。

2. 相变热DSC曲线还可以用来测定niti形状记忆合金的相变热，即相变过程中所释放或吸收的热量，这对于理解合金的相变机制和热力学性能具有重要意义。

四、niti形状记忆合金的DSC曲线特征1. 马氏体相变峰在DSC曲线上，马氏体相变通常会呈现出一个明显的放热峰，该峰对应着马氏体相变所释放的热量，通过测定该峰的温度和面积可以得到相变温度和相变热。

2. 铁素体相变峰在DSC曲线上，铁素体相变也会呈现出一个放热峰，该峰对应着铁素体相变所释放的热量，通过测定该峰的温度和面积可以得到相变温度和相变热。

五、niti形状记忆合金的DSC曲线分析1. 相变温度通过分析DSC曲线上的马氏体相变和铁素体相变的温度峰值可以得到合金的相变温度范围，并进一步研究相变温度与合金组织结构和成分之间的关系。

ｌａｓｅｒ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｃａｎ ｇｅｔｂｅｓｔｃｌａｄｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ．
资 m Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ；Ｎ ｉ／ＴｉＣ ；ｍ ｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍ ｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ
学习 f.co 1111111111111111111111111111111111111111111111
ＬＩ Ｃ ｈｕａｎ－ｑｉａｎｇ，Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｓｈａｏ－ｋｅ （Ｅ ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃ ｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｎｔｏｕ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｔｏｕ Ｇ ｕａｎｇｄｏｎｇ ５１５０６３，Ｃ ｈｉｎａ ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｌａｓｅｒ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｏｆ４５ ｓｔｅｅｌｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ＬＷ Ｓ－５００ ｌａｓｅｒ ｗ ｅｌｄｉｎｇ ｍ ａｃｈｉｎｅ，Ｃ ｌａｄｄｉｎｇ ｍ ａｔｅｒｉａｌｃｈｏｏｓｅｓ Ｎ ｉ／ＴｉＣ ａｌｌｏｙ
激光熔覆 Ｎ ｉ６０ ＋ １０ ％ ＴｉＣ 合金粉末的熔覆层显微组 化物，并且在未熔的 ＴｉＣ 颗粒附近聚集，新的碳化物
织；（ｃ） 所示是激光熔覆 Ｎ ｉ６０＋２０ ％ ＴｉＣ 合金粉末的 和未熔的 ＴｉＣ 颗粒，在熔覆区中呈弥散分布，起到了
熔覆层显微组织；（ｄ） 所示是激光熔覆 Ｎ ｉ６０ ＋ ３０ ％ 硬质增强作用，从而使添加 ＴｉＣ 陶瓷颗粒的试样的显
参考文献： ［１］刘录录．Ｈ １３ 钢表面激光熔覆改性研究［Ｄ ］．天津：天津工业
大学，２００８． ［２］洪 蕾，吴 钢．激光制造技术基础［Ｍ ］．北京：人民交通出版
社，２００８． ［３］许 萍，梅 敦，张秀云． ４５ 钢激光熔覆的组织与性能［Ｊ］．内
蒙古工业大学学报，２００１，（４）：２９５－２９６． ［４］谢 明．材料表面的激光熔覆技术及展望［Ｊ］．邵阳学院学报

选择性激光熔化成形关键基础问题的研究进展Research Progress of Key Basic Issue in Selective Laser Melting of Metallic PowderSLM 技术集成了先进的激光技术、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM）技术、计算机控制技术、真空技术、粉末冶金技术。

SLM技术的出现给复杂金属零件的制造带来了一场革命.当前,SLM 技术的研究正成为热点并受到国内外学术界和制造界的广泛重视。

（Rapid Prototyping & Manufacturing，RP＆M)的最新发展形式之一.SLM成形技术基于分层—叠加制造的思想，利用高能量激光束将金属粉末逐层熔化并成形为金属零件，具有制作形状复杂、相对密度高、节省材料等优点[1-2］。

SLM成形的基本思想与其基于快速制造高性能复杂金属零件的需求，选择性激光熔化（Selective Laser Melting, SLM）快速成形技术诞生了，它是快速原型制造他快速成形技术相同：首先建立零件的CAD 模型,对零件原型逐层切片，每一层切片均包含截面的几何信息,并生成STL 格式文件。

然后在计算机控制下利用高能激光束熔化切片区域内的金属粉末，采用增长制造的原理成形出金属零件。

总之，SLM 技术集成了先进的工业大学等。

华中科技大学和法国激光技术、计算机辅助设计与制造Phenix 公司采用SLM 制作的复杂金(CAD/CAM）技术、计算机控制技术、属零件分别如图1、图2所示。

真空技术、粉末冶金技术.SLM技目前，SLM 技术在国外已经用术的出现给复杂金属零件的制造带来了一场革命。

当前，SLM 技术的研究正成为热点并受到国内外学术界和制造界的广泛重视.在国外,研究SLM 的国家主要集中在德国、日本、比利时、法国等。

其中德国是研究该技术最早、技术最成熟的国家。

德国的MCP 公司和EOS 公司、法国的Phenix 公司推出了商品化的激光熔化成形设备，并在国际上处理领先地位。

- 32 -高 新 技 术增材制造技术（俗称“3D 打印”技术），是最近30年逐渐发展起来的一项先进制造技术[1]。

增材制造技术由于具有工艺周期短、精度高以及低成本、不受结构限制的制造技术优势，正在成为航空发动机领域的重要发展方向，被越来越多地应用在航空发动机领域。

在复杂精密金属零件制造领域，对零件的尺寸精度有严格的要求，提高尺寸精度，可以缩短零件的后处理时间，降低制造成本[2]。

尺寸精度是激光选区熔化增材制造技术中的关键问题，对零件的质量有至关重要的影响。

而激光选区熔化涉及多学科、多领域，是集成粉末冶金技术、数控技术、激光技术、机械、计算机和真空技术为一体的复杂制造新技术。

如何控制复杂的激光选区熔化增材制造从而获得高精度的金属构件是目前研究的主要内容。

该文分析了激光选区熔化增材制的特点，对影响成形质量的相关因素进行研究。

使不同厚度基板分别在相同的激光功率、相同的激光扫描速度状态下“生长”薄壁类型零件。

根据实验结果，初步提出一些用于激光选区熔化的零件设计制造规则。

为了综合考察实验结果，设计一个具有大面积薄壁结构的零件并进行激光选区熔化成行。

分析了零件的结构特点，并设计了工艺参数，提出了工艺方案，最终形成了具有较高精度的薄壁类型的金属零件。

１　激光选区熔化原理及优势目前增材制造技术的种类繁多，激光选区熔化（SelectiveLaser Melting，SLM）技术借助计算机辅助设计，基于离散-分层-叠加的原理，利用高能激光束将金属粉末材料直接成形为致密的三维实体制件，成形过程不需要任何工装模具，也不受制件形状复杂程度的限制，是当今世界最先进的、发展速度最快的一种金属增材制造技术[3] 。

由于采用细微聚焦光斑的激光束作为成形能量源、高速高精度扫描振镜作为加工光束控制单元及采用更薄的层厚控制技术，因此，SLM 技术在成形精密金属零件方面比其他增材制造技术更具有优势[4-5]。

２　工艺研究及验证应用２．１　设备与原材料该次研究使用型号为TSC-X350C 选区熔化成形设备，选取气雾化镍基合金GH4169高温合金粉末新粉作为成形原料（见表1）。

Ti-Ni基形状记忆合金综述摘要形状记忆合金是现代一种新型功能材料,本文介绍了Ti-Ni基记忆合金的的相关重要概念，并且详细介绍了Ti-Ni基合金的相变与性能特点及其影响因素，同时对其应用做了一定的描述。

关键词：Ti-Ni基形状记忆合金、功能材料、性能、影响、应用1 前言形状记忆合金是70年代开发韵新型功能材料，其中Ti-Ni合金已在航天器件、仪表、控温及医疗机具上的应用，有希望在能源工业中发挥作用。

新的形状记忆材料和一些新的用途正在不断地开拓中。

形状记忆合金及台媳陶瓷的记忆材料都由马氏体相变爰其逆相变导致形状记忆效应。

目前在总结以往工作的基础上，对形状记忆效应的机制作些理论分析，对形状记忆材料的发展作科学的展望，开拓设计形状记忆材料的思路。

TiNi形状记忆合金(SMA)在医学领域的使用在提高人类生活质量方面发挥了巨大的作用。

然而，钛合金植入人体后，在体液中不可避免地会发生腐蚀。

腐蚀不仅会降低金属材料的力学和机械性能，甚至会导致值入失效，而且，溶入体液的Al、V、Ni离子对周围组织会产生一定的副作用，严重的则引发组织病变或癌变。

因此，医用材料的耐蚀性研究对于保障其在人体的安全使用具有十分重要的现实意义。

80年代初，经历了将近20年的时间，科学研究工作者们终于突破了TiNi合金研究中的难点。

从那以后，形状记忆合金成了许多国家的热门学科，多次出现形状记忆合金学术会议的与会者暴满，甚至不得不临时变更会场。

在形状记忆合金研究方面所发表的论文数很快跃居马氏体相变研究领域之最。

不仅如此，形状记忆合金在工业界也开始受到了极大的重视。

形状记忆合金在应用开发中申请的专利已逾万件。

在市场上付诸实际应用的例子已有上百种。

应用所涉及的领域极其广泛，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电以及日常生活用品等，几乎涉及产业界的所有领域。

2 相关概念2.1 形状记忆效应一般金属材料收到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，金属就产生塑性变形，应力消除后就产生了永久变形。

综述NiTi Hf高温形状记忆合金研究进展孟祥龙 王 中 赵连城( 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 哈尔滨 150001 )伊胜宁( 江苏钢绳集团公司 江阴 214433 )文 摘 介绍了Ni T i H f高温形状记忆合金的研究状况,重点评述了Ni T i H f合金的设计以及Hf的添加和热处理对合金的相变、力学行为和形状记忆效应的影响,并对它们所对应的微观机制作了一定的分析。

关键词 NiTiHf高温合金,形状记忆合金,合金设计,相变,力学行为,形状记忆效应Development of Ni Ti Hf High Temperature Shape Memory AlloysMeng Xianglong Wang Zhong Zhao Liancheng( School of Materials Science and Eng i neering,Harbin Insti tute of Technology Harbin 150001 )Yi Shengning( Jiangsu Steel Wire Rope Bloc Crop. Jiangyin 214433 )Abstract The research on Ni T i H f high te mperature shape me mory alloys is revie wed with emphasis on the design of NiTiHf alloys,and the effect of Hf addition and heat treatment on the alloys transformation,mechanical behavior and shape memory effect.Its micro mechanism is also briefly analyzed in this paper.Key words NiTiHf high te mperature alloys,Shape memory alloys,Design of the alloys,Transformation,Mechan ical behavior,Shape memory effect1 引言形状记忆合金是现代智能材料的主要代表之一,具有丰富的马氏体相变现象、奇特的形状记忆效应和良好的超弹性性能。

NiTi记忆合金薄壁管滚珠旋压成形数值模拟研究的
开题报告
题目：NiTi记忆合金薄壁管滚珠旋压成形数值模拟研究
一、研究背景和意义
NiTi记忆合金是一种能够“记忆”其形状的材料，具有良好的形状
记忆效应和超弹性特性，被广泛应用于医疗器械、航天航空、电子、机
械等领域。

其中，NiTi记忆合金薄壁管是一种常用的结构件，其制造常常需要采用滚珠旋压成形技术。

但是，由于该种材料的独特性质和成形特点，以及成形过程中材料的非线性行为和复杂应力状态，其成形性能和
质量控制较难，需要借助数值模拟手段对其成形过程进行深入研究和分析。

二、研究内容和方法
本研究旨在开展NiTi记忆合金薄壁管滚珠旋压成形数值模拟研究，
具体包括以下内容：
1. 建立NiTi记忆合金薄壁管滚珠旋压成形的有限元模型；
2. 研究不同成形参数对NiTi记忆合金薄壁管成形过程和成形质量的影响，包括滚珠直径、压力、转速等；
3. 分析NiTi记忆合金薄壁管成形过程中的应力分布、塑性应变分布、变形效应等，并与实验结果进行比较和验证；
4. 提出优化NiTi记忆合金薄壁管滚珠旋压成形工艺的建议和方法。

研究方法包括有限元数值模拟、材料力学理论分析、实验测试等手段。

三、预期成果
本研究预期能够建立NiTi记忆合金薄壁管滚珠旋压成形的有限元模型，并开展深入的数值模拟研究，揭示NiTi记忆合金薄壁管成形过程中的应力分布、塑性应变分布、变形效应等，为进一步改进和优化该种结构件成形工艺提供理论依据和技术支持。

同时，本研究的成果还能够为NiTi记忆合金薄壁管的设计和制造提供参考。

《选区激光增材制造WCp增强镍基合金成形性能研究》篇一一、引言选区激光增材制造（SLAM）是一种新型的金属材料制造技术，通过将材料逐层叠加的方式，实现对复杂零件的快速、精确制造。

其中，WCp（碳化钨颗粒）增强镍基合金作为一种重要的复合材料，具有优异的力学性能和高温稳定性，广泛应用于航空、航天等高端制造领域。

本文旨在研究选区激光增材制造WCp增强镍基合金的成形性能，为该技术的进一步应用提供理论依据。

二、材料与方法2.1 材料准备实验所使用的材料为WCp增强镍基合金粉末。

其中，WCp 作为增强相，具有高硬度、高耐磨性等特点；镍基合金作为基体，具有良好的塑性和高温稳定性。

将两种粉末按照一定比例混合，制备成适合选区激光增材制造的粉末。

2.2 选区激光增材制造采用选区激光增材制造设备，将混合粉末逐层叠加，形成所需形状的零件。

在制造过程中，通过控制激光功率、扫描速度、层厚等参数，实现对零件成形性能的调控。

2.3 性能测试对制得的WCp增强镍基合金零件进行性能测试，包括显微组织观察、硬度测试、拉伸试验、热稳定性测试等。

通过分析测试结果，评估选区激光增材制造WCp增强镍基合金的成形性能。

三、结果与讨论3.1 显微组织观察通过显微组织观察，发现选区激光增材制造WCp增强镍基合金的微观结构致密，无明显缺陷。

WCp颗粒在镍基合金基体中分布均匀，形成了良好的界面结合。

这有利于提高材料的力学性能和高温稳定性。

3.2 硬度测试硬度测试结果表明，选区激光增材制造WCp增强镍基合金的硬度明显高于纯镍基合金。

这主要是由于WCp颗粒的加入，提高了材料的硬度和耐磨性。

此外，激光增材制造过程中，材料经历了快速加热和冷却过程，进一步提高了材料的硬度。

3.3 拉伸试验拉伸试验结果表明，选区激光增材制造WCp增强镍基合金具有较好的塑性。

在拉伸过程中，材料表现出良好的延展性和断裂韧性。

这得益于WCp颗粒与镍基合金基体之间的良好界面结合以及激光增材制造过程中材料的均匀加热和冷却。

《激光熔覆WC-CoCrFeNiMn工艺及性能研究》激光熔覆WC-CoCrFeNiMn工艺及性能研究一、引言随着现代工业技术的不断发展，激光熔覆技术作为一种先进的表面工程技术，已经在制造业中得到了广泛的应用。

激光熔覆技术以其高精度、高效率、低能耗等优点，在提高材料表面性能、延长设备使用寿命等方面发挥了重要作用。

WC/CoCrFeNiMn合金作为一种具有高硬度、高耐磨性的合金材料，被广泛应用于机械、冶金、化工等领域。

因此，研究激光熔覆WC/CoCrFeNiMn 工艺及性能，对于提高材料的表面性能、优化工艺参数具有重要意义。

二、激光熔覆工艺1. 材料选择与预处理本实验选用WC/CoCrFeNiMn合金粉末作为熔覆材料，基材选用低碳钢。

在熔覆前，需要对基材进行预处理，包括去除油污、氧化皮等杂质，以保证熔覆层与基材的良好结合。

2. 激光熔覆设备与参数本实验采用高功率激光熔覆设备，包括激光器、熔覆机床、冷却系统等。

在熔覆过程中，需要控制激光功率、扫描速度、光斑直径等参数，以保证熔覆层的质量。

3. 熔覆工艺流程激光熔覆WC/CoCrFeNiMn合金的工艺流程主要包括装粉、预热、熔覆、冷却等步骤。

在装粉过程中，需要将合金粉末均匀地涂敷在基材表面。

预热过程中，需要将基材加热至一定温度，以减少熔覆过程中的热应力。

在熔覆过程中，需要控制激光功率、扫描速度等参数，以保证熔覆层的成型质量。

最后，在冷却过程中，需要控制冷却速度，以获得理想的组织结构。

三、性能研究1. 显微组织结构通过金相显微镜、扫描电镜等手段，观察熔覆层的显微组织结构。

结果表明，熔覆层组织致密，无明显的气孔、裂纹等缺陷。

WC颗粒在熔覆层中分布均匀，与基材形成良好的冶金结合。

2. 硬度与耐磨性对熔覆层进行硬度测试和耐磨性测试。

结果表明，熔覆层的硬度较基材有了显著提高，耐磨性也得到了显著提升。

这主要得益于WC/CoCrFeNiMn合金的高硬度、高耐磨性。

3. 腐蚀性能对熔覆层进行腐蚀性能测试，包括盐雾腐蚀、酸碱腐蚀等。

★来稿 日 ：０ ６ ０ —１ ２０ 年江苏省高 期 ２ ０ — ２ ３★ ０５ 校自 然科学研究指导性计划项目（ ＫＤ ３２ １ ２ ３ ０ Ｊ４００ ） ０ 年苏州市科技 ５ ．０ 发展计划项目 编号￥ ０２ ） （ Ｃ３ １ ，
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第１ １期
．． 制 容易使粉末氧化和 吸附杂质 ，受到污染等缺点 。且预合金粉的 ２ １ １ 备 方案 本实验确定 的基本制备工艺如框图 （ １ 。 图 ） 烧结需要 较高 的烧结温 度（ ３ ３ １２ Ｋ以上 ） 因此 。 。 其制备工艺还有
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多孔 ＮＴ 形状记忆合金的制备工艺研究 ★ ｉｉ
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（苏州职业大学 。 苏州 ２５０ ） 江苏大学 。 １ １４ （ 镇江 ２２ １） １０ ３
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机 械 设 计 与 制 造
一
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Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｖ ｓｇ
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第 １ 期 １ ２０ ０ ６年 ｌ １月
文章编号 ：０ １—３ ９ （０ ６ １ ０ ９ １０ ９ ７ ２ ０ ） １— ０ ６—０ ２
１ １预合 金粉 末烧 结 制 备法 ．
预合金粉末烧结工艺包 括制合金粉与烧结 ，其制合金粉工 艺对 烧结合金的最终成 分和性能有很大影 响。在制粉 过程 中，
粉末 原料 的混合均 匀 、在专 用压模 中压制成 型 （ 压坯 或粉末

NiTi形状记忆合金的性能及应用(**************************************)摘要：本文主要介绍了NiTi形状记忆合金的性能，如形状记忆效应、超弹性效应、生物相容性、耐磨性、阻尼性等。

再举例简要介绍它在工程领域、医学领域方面的应用，并对以后的发展方向做了展望。

关键字：形状记忆性能；应用Properties and Application of NiTiShape Memory AlloysAbstract：The essay is mainly introduce the shape memory effects，such as super-elasticity effect，temperature memory effect，biological compatibility , resistance to wear and damping of NiTi shape memory alloys (SMA)，et al . And then talk about the applications of NiTi shape memory alloy in engineering field ，medical field . The development direction of the study field was forecasted．Key words : shape memory effect ; application引言形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA) 是一种特殊的金属材料，经适当的热处理后即具有回复形状的能力，这种能力被称为形状记忆效应(Shape Memory Effect，简称SME) 。

实际上，很多材料都具有SME，但能够产生较大回复应变和形状回复力的，只有少数的几种材料，如：Ni-Ti合金和铜基合金(CuZnAl和CuAlNi)，铁基合金应用最广泛。