一种提高4D打印TiNi基形状记忆合金超弹性能的方法

：本发明涉及tini基形状记忆合金加工制备领域，具体为一种提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法。

背景技术

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背景技术：

1、ti-ni基形状记忆合金是通过固态相变实现形状记忆效应的一种金属间化合物，具有良好的生物相容性和综合超弹性能，广泛应用于航空航天、汽车工业、医疗、核电力等领域，成为近年来智能材料领域研究的热点方向。传统成形方法制备的tini基形状记忆合金具有较高的硬度和良好的耐磨性，因此在后续加工过程中易产生粘刀等情况且加工表面存有毛刺还易损坏刀具。通过4d打印技术成形tini基形状记忆合金可有效解决tini基形状记忆合金加工难点，但4d打印成形tini基记忆合金因其内部存有微小缺陷，组织不均匀等问题导致4d打印tini基形状记忆合金的超弹性能较差，严重制约4d打印tini基形状记忆合金的应用，如何提升4d打印tin基形状记忆合金的超弹性能是该技术在构件领域应用需要解决的关键问题之一。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，可以提高4d打印tini基形状记忆合金的超弹性能。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

3、一种提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，该方法的具体过程为：

4、(1)高温固溶处理

5、采用1000～1300℃的条件下保温1～3h后空冷，得到高温固溶后的4d打印tini基形状记忆合金材料；

6、(2)低温时效处理

7、采用200～600℃条件下保温0.5～200h后空冷，得到固溶时效处理后的4d打印tini基形状记忆合材料。

8、所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，4d打印tini基形状记忆合金为金属增材制造方法成形tini基形状记忆合金。

9、所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，优选的，高温固溶处理在1050～1150℃条件下保温1～3h空冷。

10、所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，优选的，tini形状记忆合金低温时效处理在200～350℃条件下保温0.5～100h后空冷。

11、所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，tini形状记忆合金中，各个元素的原子百分比为：ti 49～51at％，ni余。

12、所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，优选的，tini基高温形状记忆合金低温时效处理在450℃～600℃条件下保温1～30h后空冷。

13、所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，tini基高温形状记忆合金中，各个元素的原子百分比为：ti 25～35％，ni 49～51％，hf 15～25％。

14、所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，4d打印tini基形状记忆合的超弹性能根据gb/t 228.1-2021《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》或gb/t228.2-2015《金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法》的要求，将4d打印tini基形状记忆合金样品加工成符合试验标准的试样，在符合试验条件的环境、设备和测试人员的情况下测得。

15、本发明的设计思想是：

16、本发明首先将成形试样在高温条件下进行固溶热处理，通过高温固溶处理对4d打印tini基形状记忆合金成形时产生的缺陷进行弥合以及析出相回溶形成过饱和固溶体，经高温固溶热处理后，打印过程产生的缺陷明显减少；再将高温处理后的4d打印tini基形状记忆合金进行低温时效处理促使析出相大量均匀析出，超弹性能显著提高。通过高温固溶处理在室温下水淬可以保留大量富ni过饱和固溶体，在低温时效过程中会有大富ni的纳米级析出相析出，析出相可以产生钉扎作用抑制位错滑动，提升合金基体强度，此外细小的析出相有助于马氏体相变发生，限制合金的塑性变形，最终提升合金的超弹性能。

17、本发明的优点及有益效果在于：

18、1、本发明方法首先采用4d打印技术成形tini基形状记忆合金，将成形后的tini基形状记忆合金进行高温固溶处理，在1000～1300℃条件下保温1～3h，再在200～550℃条件下保温0.5～200h得到固溶时效处理后的tini基形状记忆合金材料。本发明在将4d打印tini基形状记忆合金分别在高温和低温条进行固溶时效处理，通过固溶时效处理有效的弥合在成形过程中产生的冶金缺陷，促进析出相析出均匀分布，进而提高4d打印tini基形状记忆合金的超弹性能。

19、2、采用本发明方法可以将循环周次有10次提升到120次，残余应变由2.0％降至1.7％以下，极大提升了4d打印tini基形状记忆合金的超弹性能，为4d打印tini基形状记忆合金的应用提供了一种增强方法。

技术特征：

1.一种提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，其特征在于，该方法的具体过程为：

2.根据权利要求1所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，其特征在于，4d打印tini基形状记忆合金为金属增材制造方法成形tini基形状记忆合金。

3.根据权利要求1所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，其特征在于，优选的，高温固溶处理在1050～1150℃条件下保温1～3h空冷。

4.根据权利要求1所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，其特征在于，优选的，tini形状记忆合金低温时效处理在200～350℃条件下保温0.5～100h后空冷。

5.根据权利要求4所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，其特征在于，tini形状记忆合金中，各个元素的原子百分比为：ti 49～51at％，ni余。

6.根据权利要求1所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，其特征在于，优选的，tini基高温形状记忆合金低温时效处理在450℃～600℃条件下保温1～30h后空冷。

7.根据权利要求6所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，其特征在于，tini基高温形状记忆合金中，各个元素的原子百分比为：ti 25～35％，ni 49～51％，hf15～25％。

8.根据权利要求1所述的提高4d打印tini基形状记忆合金超弹性能的方法，其特征在于，4d打印tini基形状记忆合的超弹性能根据gb/t 228.1-2021《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》或gb/t 228.2-2015《金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法》的要求，将4d打印tini基形状记忆合金样品加工成符合试验标准的试样，在符合试验条件的环境、设备和测试人员的情况下测得。

技术总结
本发明涉及TiNi基形状记忆合金加工制备领域，具体为一种提高4D打印TiNi基形状记忆合金超弹性能的方法。首先将4D打印TiNi基形状记忆合金在1000～1300℃条件下保温1～3h后出炉，在空气中冷却至室温，得到固溶处理的4D打印TiNi基形状记忆合金；再将固溶处理后的4D打印TiNi基形状记忆合金在200‑600℃条件下保温0.5～200h后出炉冷却至室温，得到固溶时效处理后的4D打印TiNi基形状记忆合材料。本发明将4D打印TiNi基形状记忆合金通过高温固溶处理调节4D打印TiNi基合金显微组织，使得TiNi基形状记忆合金显微组织更加均匀，促使析出相回溶形成过饱和固溶体，再进行时效处理使析出相重新析出均匀的分布在基体中，进而大幅度提升4D打印TiNi基形状记忆合金的超弹性能。

技术研发人员：任德春,姜沐池,吉海宾,刘意,蔡雨升,雷家峰,杨锐
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/3/18