最小52μm！μ-LPBF金属3D打印NiTi合金微器件获突破，兼具优异力学与形状记忆性能(2)
时间:2022-06-24 15:22 来源:熊志伟 作者:熊志伟 点击:次
 △图6. μ-LPBF制备的金属微器件综合性能对比。  △图7. μ-LPBF制备的NiTi薄壁件侧面熔池及晶粒形貌。 采用单道扫描制备的NiTi薄壁件，其侧面侵蚀后的熔池形貌会展现与常规LPBF块体或薄壁不一样的特征。随着功率增大，熔池边界从浅凹型逐渐变为深V型加两侧肩部。低功率时，激光冲击力度小，散热主要沿着底部已凝固金属向下传递，高功率下激光冲击力度大，熔池更深，心部散热介质主要是已凝固金属，因此会出现常见的V型，但两侧散热介质有粉末和凝固金属，且四周粉末导热远不如底部已凝固金属，因此散热方向主要沿竖直方向。成形块体材料时两侧肩部会被覆盖，常规LPBF成形薄壁时由于壁厚尺寸太大，这种肩部效应也无法呈现出来，因此这是在单道扫描模式和极小壁厚尺寸共同作用下产生的独特特征。  △图10. μ-LPBF、常规LPBF、传统锻造三种工艺制备的NiTi合金相变行为（相变峰宽、马氏体相变焓）的对比。 本研究发现，μ-LPBF制备的NiTi薄壁材料会呈现更宽的相变峰宽以及更低的相变焓。这可能与其弱的热历史带来的更严重成分不均匀性有关。  △图11. μ-LPBF制备NiTi合金薄壁的拉伸性能与记忆效应。  △图12. μ-LPBF制备的NiTi合金微晶格和微支架的力学和形状回复功能。 结论 本研究在μ-LPBF的基础上优化组合工艺参数，显著提高了制造性能，获得了较好的力学和功能特性。还从扫描模式和热历史角度分析了微尺度打印NiTi独特的微观结构与相变行为，这将为微尺度金属增材制造提供一定理论指导。但本研究依然处于初步探究，对于一些深入的科学机理比如微尺度打印下孪晶、析出相等微观组织的演变行为、成分分布的精准测定、热历史的模拟分析，以及成形器件的实际应用问题如疲劳性能、功能循环稳定性、批量制造稳定性等依然需要进一步研究和深入分析。 (责任编辑：admin) |