一種基于選擇性激光熔化技術(shù)的鈦鎳記憶合金加工方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于選擇性激光熔化技術(shù)的鈦鎳記憶合金加工方法。先將鎳粉和鈦粉放入混粉機中混合后放入干燥機干燥，得到鈦鎳記憶合金粉末；再采用激光對鈦鎳記憶合金粉末進行低速掃描，然后在鈦合金基板上采用選擇性激光熔化技術(shù)進行加工，得到基于選擇性激光熔化技術(shù)的鈦鎳記憶合金；其中激光功率為80-120W，激光光斑直徑為50μm，激光掃描速度為0.05-0.2m/s；加工得到的鈦鎳記憶合金層厚為50μm，硬度為350-470Hv0.3，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為30-40℃；其成分配比合理，粉料流動性好，成型率高，加工工藝簡單，鈦鎳記憶合金硬度高，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療用具、航空制造和汽車行業(yè)。
【專利說明】一種基于選擇性激光熔化技術(shù)的鈦鎳記憶合金加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種鈦鎳記憶合金制備工藝，特別是一種基于選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)的鈦鎳記憶合金加工方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]形狀記憶合金是近20年逐漸發(fā)展的功能性合金，它具有在一定溫度范圍內(nèi)的記憶形狀功能，而鈦鎳系形狀記憶合金由于其生物親和性最先應(yīng)用于醫(yī)學與臨床手術(shù)，這種材料在醫(yī)學中的意義在于:利用其形狀恢復(fù)特性，在低于其馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下使其變形壓縮，再通過微創(chuàng)將其手術(shù)導(dǎo)入病患處，通過自身血液的溫度使植入體加熱到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度之上，實現(xiàn)其奧氏體到馬氏體的轉(zhuǎn)變效應(yīng)，從而恢復(fù)變形前的形狀，達到擴張血管的作用。但是由于鎳合金的低塑性和高硬度導(dǎo)致傳統(tǒng)加工方法加工零件成本十分高昂，并且傳統(tǒng)方法無法根據(jù)病人個體的特征加工個性化的醫(yī)療零件。隨著中國逐步進入老齡化社會，傳統(tǒng)的鈦鎳記憶合金加工方法已經(jīng)不能滿足社會的需求，因此必須開發(fā)一種新的高效率的鈦鎳記憶合金的方法。選擇性激光熔化技術(shù)的出現(xiàn)則可以解決這一問題，選擇性激光熔化技術(shù)是增材制造技術(shù)的一個重要分支，它以其全致密度，高精度，高表面質(zhì)量而引起行內(nèi)外的廣泛關(guān)注，通過選擇性激光熔化技術(shù)可以準確制造定制化的零件，尤其是醫(yī)療中有復(fù)雜形狀的人體植入物，并且可以通過對激光參數(shù)的控制改變材料的顯微結(jié)構(gòu)，從而獲得具有理想機械性能的金屬零件。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種新型的基于選擇性激光熔化SLM技術(shù)的鈦鎳記憶合金加工方法，通過對激光參數(shù)的控制改變材料的顯微結(jié)構(gòu)，從而獲得具有理想機械性能的金屬零件。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體加工工藝過程為:
[0005](I)、將粒度為20-50 μ m的鎳粉和鈦粉按照鎳粉50.5%和鈦粉49.5%的原子比例放入混粉機中混合4-6小時后放入干燥機干燥2-4小時，得到鈦鎳記憶合金粉末；
[0006](2)、采用120WNd:YAG或80WNd:YAG激光對鈦鎳記憶合金粉末進行低速掃描，然后在40-60°C預(yù)熱條件下在市售的TA6V鈦合金基板上采用現(xiàn)有的選擇性激光熔化技術(shù)進行加工，得到基于選擇性激光熔化技術(shù)的鈦鎳記憶合金；其中激光功率為80-120W，激光光斑直徑為50 μ m,激光掃描速度為0.05-0.2m/s ;加工得到的鈦鎳記憶合金層厚為50 μ m,沒有裂紋，微觀組織均勻，硬度為350-470Ηνα3，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為30-40°C。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，鈦粉和鎳粉兩種元素在激光的作用下發(fā)生化合反應(yīng)，通過控制激光參數(shù)改變化合時間與熔池冷卻速度，獲得細化的微觀組織，從宏觀上發(fā)現(xiàn)其成型件機械性能好，并且可以獲得定制的零件形狀結(jié)構(gòu)和馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，能夠滿足實際應(yīng)用需要；其成分配比合理，粉料流動性好，成型率高，加工工藝簡單，鈦鎳記憶合金硬度高，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療用具、航空制造和汽車行業(yè)?！揪唧w實施方式】:
[0008]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0009]實施例1:
[0010]本實施例的鈦鎳記憶合金加工工藝過程為:先按原子比為鎳50.5% -鈦49.5%的比例將鎳粉和鈦粉放入混粉機中經(jīng)過5小時混合，再放入干燥機中干燥3小時得到鈦鎳記憶合金粉末；然后采用120WNd:YAG激光0.05m/s的低掃描速度，將所得鈦鎳記憶合金粉末在50度預(yù)熱的條件下在TA6V基板上進行選擇性激光熔化加工，得到厚2mm，長100mm，高30mm的試樣；工藝參數(shù)為:功率:120W ;激光光斑直徑:50μ m ;掃描速度:0.05m/s ;層厚:50 μ m，沒有裂紋，微觀組織均勻，硬度為350Ηνα 3，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度34.5°C。
[0011]實施例2:
[0012]本實施例的鈦鎳記憶合金加工工藝過程為:先按原子比為鎳50.5% -鈦49.5%的比例將鎳粉和鈦粉放入混粉機中經(jīng)過5小時混合，再放入干燥機中干燥3小時得到鈦鎳記憶合金粉末；然后采用120WNd:YAG激光0.2m/s的高掃描速度，將所得鈦鎳記憶合金粉末在50度預(yù)熱的條件下在TA6V基板上進行選擇性激光熔化加工，得到厚2mm，長100mm，高30mm的試樣；其工藝參數(shù)為:激光功率為120W ;激光光斑直徑為50 μ m ;掃描速度為0.2m/s ;層厚為50 μ m,沒有裂紋，微觀組織均勻，硬度為473Ηνα 3，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度39.8°C。
[0013]實施例3:
[0014]本實施例的鈦鎳記憶合金加工工藝過程為:先按原子比為鎳50.5% -鈦49.5%的比例將鎳粉和鈦粉放入混粉機中經(jīng)過5小時混合，再放入干燥機中干燥3小時得到鈦鎳記憶合金粉末；然后采用80WNd:YAG激光0.05m/s的低掃描速度，將所得鈦鎳記憶合金粉末在50度預(yù)熱的條件下在TA6V基板上進行選擇性激光熔化加工，得到厚2mm，長100mm，高30mm的試樣；其工藝參數(shù)為:功率:80W;激光光斑直徑:50μπι;掃描速度:0.05m/s ;層厚:50 μ m，沒有裂紋，微觀組織均勻，硬度為430Ηνα 3，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度35.7 V。
[0015]實施例4:
[0016]本實施例的鈦鎳記憶合金加工工藝過程為:先按原子比為鎳50.5% -鈦49.5%的比例將鎳粉和鈦粉放入混粉機中經(jīng)過5小時混合，再放入干燥機中干燥3小時得到鈦鎳記憶合金粉末；然后采用80WNd:YAG激光0.2m/s的低掃描速度，將所得鈦鎳記憶合金粉末在50度預(yù)熱的條件下在TA6V基板上進行選擇性激光熔化加工，得到厚2mm，長100mm，高30mm的試樣；其工藝參數(shù)為:功率:80W ;激光光斑直徑:50 μ m ;掃描速度:0.2m/s ;層厚:50 μ m，沒有裂紋，微觀組織均勻，硬度為470Ηνα 3,馬氏體轉(zhuǎn)變溫度36.50C。
【權(quán)利要求】
1.一種基于選擇性激光熔化技術(shù)的鈦鎳記憶合金加工方法，其特征在于具體加工工藝過程為: (1)、將粒度為20-50μ m的鎳粉和鈦粉按照鎳粉50.5%和鈦粉49.5%的原子比例放入混粉機中混合4-6小時后放入干燥機干燥2-4小時，得到鈦鎳記憶合金粉末； (2)、采用120WNd:YAG或80WNd:YAG激光對鈦鎳記憶合金粉末進行低速掃描，然后在40-60°C預(yù)熱條件下在市售的TA6V鈦合金基板上采用現(xiàn)有的選擇性激光熔化技術(shù)進行加工，得到基于選擇性激光熔化技術(shù)的鈦鎳記憶合金；其中激光功率為80-120W，激光光斑直徑為50 μ m,激光掃描速度為0.05-0.2m/s ;加工得到的鈦鎳記憶合金層厚為50 μ m,沒有裂紋，微觀組織均勻，硬度為350-470Ηνα3，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為30-40°C。
【文檔編號】B22F3/105GK103949637SQ201410194076
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張百成 申請人:張百成