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| 1 | 镍钛合金激光选区熔化成形技术研究进展显示文摘镍钛合金是一种常见的智能材料,具有优良的形状记忆效应,在航空航天、医学和电子等领域具有广泛应用。激光选区熔化技术能够突破传统制造工艺的局限,成形出形状复杂且性能优异的镍钛合金构件,使构件的形状、性能和功能在时间和空间维度上实现可控变化,是'4D打印'的研究热点方向之一。本文简要介绍了激光选区熔化成形镍钛合金的国内外研究进展与技术现状,分析了成形工艺、热处理工艺等对镍钛合金成形件相变温度以及形状记忆效应和超弹性两大性能的影响,总结了激光选区熔化成形镍钛合金较为适宜的工艺参数,并对SLM成形镍钛合金的未来发展进行了展望,为镍钛合金激光选区熔化'4D打印'提供参考。 | 胡泽华 宋长辉 刘林青 杨永强 胡平 | 2020 | 中国激光2020，47，12： | 15 |
| 2 | 激光选区熔化成形钛合金内部缺陷及其演化规律研究显示文摘激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形技术可实现形状复杂、尺寸精度高、力学性能优异零部件的直接成形,但成形工艺参数选择不当,则会在产品中引入缺陷,针对SLM成形钛合金内部缺陷的问题,研究了激光功率和扫描速度2个主要成形工艺参数对钛合金内部缺陷类型、尺寸及数量的影响,探索了缺陷的演化规律。结果表明,SLM成形钛合金内部主要有不规则形状、规则球形2种形态的缺陷。低激光功率(≤130W)、高扫描速度(≥900mm/s)区域主要为不规则形状缺陷,能量不足是导致形成该类型缺陷的主要原因;高激光功率(≥190 W)、低扫描速度(≤600 mm/s)区域主要为规则球形缺陷,能量过高导致合金元素气化是产生这类缺陷的主要原因。随着能量密度的增加,根据缺陷的演化规律绘制了SLM成形钛合金加工图,其中缺陷的演化呈现3个阶段,即不规则形状缺陷尺度逐渐降低区,微尺度不规则缺陷向微尺度规则球形缺陷过渡区和规则球形缺陷逐渐长大区。 | 赵春玲 李维 王强 王玉健 赵宇 邸士雄 任德春 吉海宾 | 2021 | 稀有金属材料与工程2021，50，8： | 8 |
| 3 | 激光选区熔化制备镍钛合金的研究进展显示文摘镍钛形状记忆合金因其具有良好的力学性能、生物相容性和耐蚀性,被广泛应用于各个领域,尤其是生物医学领域.同时,诸如心血管支架、骨植入物等应用对于成形件的结构及精度都提出了极大的要求.因此,对以SLM为代表的金属3D打印工艺在制备NiTi合金,以及其工艺参数对成形件质量、显微结构、相变温度和力学性能的影响进行了阐述.同时,列举了一些3D打印制备的NiTi合金在生物医学领域的应用实例,并指出了SLM制备NiTi合金存在的问题,最后对其今后的发展趋势进行了展望. | 任虔弘 陈超越 卢战军 刘奕 李华 所新坤 帅三三 胡涛 李霞 王江 任忠鸣 | 2021 | 材料研究与应用2021，15，3： | 7 |
| 4 | 低高温双重热处理对激光选区熔化TC4钛合金断裂韧性影响显示文摘研究了低高温双重热处理对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形TC4钛合金组织特征及断裂韧性的影响。结果表明:低温退火成形态合金横截面显微组织表现为大量针状马氏体α′相和β相,纵截面表现为沿成形方向生长的柱状晶,晶内针状马氏体α′相板条与成形方向的夹角约成45°。热处理后,针状α′相转变为板条α相,形成α+β的板条组织。随着热处理温度的升高,α片层逐渐粗化,裂纹扩展路径曲折程度增加,断裂韧性由成形态的43.1 MPa·m^(1/2),逐渐提高至109 MPa·m^(1/2)。 | 李玉海 左柏强 蔡雨升 姜沐池 任德春 吉海宾 雷家峰 | 2022 | 稀有金属材料与工程2022，51，5： | 3 |
| 5 | 选区激光熔化NiTi形状记忆合金研究进展显示文摘由于NiTi形状记忆合金(SMAs)具有高反应敏感性和低热导率等物性,导致其初步成形件的后续加工十分困难,作为一种典型的金属增材制造技术,选区激光熔化(SLM)在近净成形复杂几何形状的金属构件方面具有显著优越性,能够有效解决NiTiSMAs冷加工难、加工成本高的问题。为实现SLMNiTiSMAs的工程应用,需厘清其工艺参数-微观结构-功能特性的内在联系,揭示其相转变行为与功能特性变化的机理,建立坚实的理论基础。基于此,本文重点对SLMNiTi SMAs的成形性、相转变行为、微观结构、力学性能和热机械性能的相关研究结果进行了分析与总结。同时,对近来SLM多孔NiTiSMAs的设计及其生物相容性的探索研究进行了阐述。最后,本文展望了SLMNiTiSMAs研究过程中需要重点突破的问题。 | 杨超 卢海洲 马宏伟 蔡潍锶 | 2023 | 金属学报2023，59，1： | 2 |
| 6 | SLM成形TC4的组织与耐腐蚀性能研究显示文摘利用选择性激光熔化技术(SLM)打印TC4钛合金试样,研究了不同成形工艺参数(扫描速度、激光功率及扫描间距)对打印TC4组织和耐腐蚀性能的影响规律。结果表明:打印TC4组织为细小的β柱状晶和大量针状α马氏体,显微硬度高于传统轧制钛合金的。其耐腐蚀性主要受扫描速度影响,扫描速速越高,耐腐蚀性越差,腐蚀后表面形态为点蚀,试样与腐蚀介质之间形成了闭塞电池,引起蚀孔内酸化,加速金属腐蚀,使蚀孔不断向深处发展。 | 张雷 徐峰 王华 林相 杨行 | 2022 | 热加工工艺2022，51，23： | 1 |
| 7 | 增材制造镍钛仿生结构缓冲吸能及自恢复特性研究显示文摘蜂窝结构由于具有优异的可设计性、剪切模量、断裂韧性、抗冲击吸能等特性,在车辆碰撞、卫星着陆、军事装备等吸能结构设计和多功能优化方面具有巨大的应用潜力。以普通内凹蜂窝结构为基础,运用结构仿生学原理进行了仿生优化设计,建立了内凹蜂窝结构和仿花生壳结构的三维负泊松比承载结构,并利用有限元分析软件LS-DYNA进行数值仿真分析。同时以NiTi形状记忆合金这种有独特的形状恢复行为、低刚度、高强度、超弹性的材料为基材,运用选区激光融化技术制备了两种仿生结构样件,并对样件进行了准静态压缩试验。通过对比试验测试结果与数值仿真结果得出,两种结构在吸能减震方面均有着较好的应用前景。其中,3D仿花生壳承载结构有着更好的吸能承载特性。两种结构在5次13%的循环压缩试验后,经过水浴加热后均可达到99%以上的形状恢复效率,为未来具有自恢复功能的缓冲结构的设计提供了参考。 | 于征磊 信仁龙 陈立新 郭雪 朱奕凝 张志辉 徐泽洲 梁平 赵杰亮 | 2022 | 振动与冲击2022，41，21： | 1 |
| 8 | SLM NiTi记忆合金负刚度结构的能量吸收与形状恢复显示文摘采用选区激光熔化技术制备了具有不同几何参数的Ni_(50.6)Ti_(49.4)负刚度结构,分析了成形质量及相变行为,研究了几何参数及循环次数对其准静态压缩变形模式、比能量吸收及形状恢复的影响。结果表明:屈曲面几何参数对负刚度结构的变形模式、比能量吸收及形状恢复率有重要影响;非对称屈曲对负刚度结构的比能量吸收及形状恢复十分不利,通过设计合理的几何参数可以限制非对称屈曲;选区激光熔化制备的NiTi均匀负刚度结构在循环压缩后(50%应变)加热可恢复至初始高度的95%以上,且首次压缩过程中的比能量吸收可达328.3 J/kg;将不同几何参数的负刚度单元进行组合可以对整体结构的承载能力和能量吸收进行编程,实现梯度变形及吸能;此外循环次数会降低NiTi负刚度结构的承载能力和能量吸收,但对其形状恢复率几乎无影响。 | 向政 沈显峰 杨琴 陈捷 霍明政 戴冬华 袁上钦 黄姝珂 | 2022 | 振动与冲击2022，41，21： | 1 |
| 9 | 增材制造NiTi形状记忆合金的研究进展显示文摘NiTi形状记忆合金具有优异的形状记忆效应和超弹性效应,同时具有低弹性模量、耐磨性高、优异抗腐蚀能力、良好加工成形性、抗疲劳特性和生物相容性好的优良性能,因此广泛应用于航空航天工程、能源工程和医学工程领域。增材制造NiTi形状记忆合金具有微观组织晶粒细小、微观组织可控、相变过程可控、力学和功能特性可控的特点,可得到优异的抗疲劳性、拉伸延展性、窄滞后超弹性、宽滞后超弹性和大弹热效应。系统阐述增材制造NiTi形状记忆合金在微观组织、相变行为、力学性能、弹热效应和4D打印5个方面的研究进展,希望能够鼓励国内研究团队和学者开展更多增材制造NiTi形状记忆合金相关领域研究,推动增材制造NiTi形状记忆合金的全面产业化应用。 | 赵蒙 张有智 王焕春 刘博 王煊军 王永信 梁晋 | 2022 | 金属加工(热加工)2022，，4： | 1 |
| 10 | 增材制造NiTi合金支架组织性能研究显示文摘目的揭示工艺参数以及结构特征对激光粉末床熔融(L-PBF)制备的NiTi合金多孔支架组织性能的影响规律及机制,为制备高性能NiTi合金骨植入体提供基础。方法采用L-PBF工艺制备两组体心立方结构的多孔支架:(1)保持支架杆径200μm不变,改变激光扫描速度500~1000 mm/s,以研究激光扫描速度的影响;(2)保持L-PBF工艺参数不变,改变支架杆径150~500μm,以研究结构特征的影响。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、力学试验机等方法研究NiTi合金多孔支架的显微组织、相变行为及力学性能。结果随激光扫描速度增加,支架的实际杆径减小,马氏体相变温度降低,压缩应力下降,循环压缩过程中可回复应变增加;随支架杆径增大,马氏体相变温度升高,循环压缩过程中的可回复应变减小,表现出明显的尺寸效应。结论L-PBF工艺参数及尺寸效应均会影响NiTi合金支架的组织与性能,为了制备符合预期性能的复杂NiTi合金骨植入体,需要根据不同部位的特征尺寸,优化L-PBF工艺参数。 | 张博 高娜 席瑞 王协彬 | 2023 | 山东大学学报(医学版)2023，61，3： | 0 |
| 11 | 3D打印在空间微波部件的应用展望显示文摘3D打印通过流体材料或粉体材料的层片叠加,将CAD设计转化为三维实体零件,无需模具或机加工,凭借极大的设计自由度和生产效率,近年来逐渐用于工业产品的直接制造,在配件减重、模型验证、复杂结构一体化成型、零部件受损修复方面具有极大的优势。本文介绍了3D打印技术及其分类,举例分析该技术在航天器微波部件的应用情况,探讨其对射频器件制备的影响。最后,对3D打印在空间部件制造的关键问题和发展进行了展望。 | 万雪曼 崔万照 张晓萌 | 2023 | 太赫兹科学与电子信息学报2023，21，4： | 0 |
| 12 | Adhesion and corrosion resistance of polycaprolactone coating on NiTi alloy surface after alkali heat pretreatment显示文摘Selective laser melting of nickel-titanium alloy(SLM-NiTi)can precisely control the size of the sample molding structure and has attracted extensive attention due to its special superelasticity and shape memory effect.However,the biological inertness and poor corrosion resistance of SLM-NiTi alloy limit their wide application as biomedical implant materials.In this study,polycaprolactone(PCL)coating was prepared on SLM-NiTi alloy by dipping and pulling method,and the effects of alkali heat pretreatment on the morphology,adhesion,corrosion resistance,long-term stability and biomineralisation of the PCL coatings were investigated.The results showed that PCL coating can substan-tially improve the performance of SLM-NiTi alloy,and the PCL coating after alkali heat pretreatment has higher adhesion(increased from 1,747 to 2,498 mN)and lower corrosion current density(reduced by about an order of magnitude compared to PCL coating alone).In addition,the necessary stability,biomineralisation and biocompatibility ability of coatings were also further improved.Therefore,the alkali heat pretreated PCL-coated SLM-NiTi alloy has good application prospects in implants due to its superior properties. | Zhihui Zhang Yanan Yang Yunting Guo Pengwei Sha Zezhou Xu Zhenglei Yu Jiashun Si Zhengao Zhang Jia Guo Yifan Chen | 2022 | Biosurface and Biotribology2022，8，4： | 0 |
| 13 | 热处理对激光选区熔化镍钛合金性能的影响显示文摘采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、维氏显微硬度计和万能力学试验机等,分析了热处理温度对激光选区熔化(SLM)成形镍钛(NiTi)形状记忆合金的物相、相变温度、显微硬度和力学性能的影响.研究表明:随着热处理温度升高,激光选区熔化成形NiTi合金的相变温度先升高(奥氏体转变峰值温度为43.84℃,马氏体转变峰值温度为37℃)后降低(奥氏体转变峰值温度为1.55℃,马氏体转变峰值温度为-27.18℃);当热处理温度为300~500℃时,NiTi合金中产生马氏体组织和Ni_(4)Ti_(3)析出相,该析出相强化了NiTi合金基体;当热处理温度为300℃时,NiTi合金的硬度(HV)、拉伸强度分别为251.7和796 MPa,与激光选区熔化成形的NiTi合金相比分别提升了27.84%和31.35%.上述结果表明采用适当的热处理可以调控NiTi合金相变温度,提升其机械性能. | 文世峰 陈志桥 甘杰 周燕 | 2022 | 华中科技大学学报(自然科学版)2022，50，12： | 0 |
| 14 | 选区激光熔化工艺对NiTi形状记忆合金相变及拉伸性能影响显示文摘采用选区激光熔化成形工艺制备了NiTi形状记忆合金,研究了不同工艺参数组合下激光能量密度对NiTi合金相变、显微组织、拉伸性能和形状记忆性能的影响。结果表明:激光能量密度在45~85 J·mm^(−3)时,试样相对密度均在99.5%以上。随激光能量密度增大,试样中NiTi(B2)相含量有所减少,相变温度逐渐提高。在打印试样中均存在纳米Ti_(2)Ni相,随激光能量密度增大,析出相从均匀点状分布变为半网状分布。激光能量密度为47.62 J·mm^(−3)的试样具有最优综合性能,样品的抗拉强度为(783±3)MPa,断后伸长率为(13.9±0.2)%,室温循环拉伸20次经热回复后回复率可达100%,可回复应变为2.75%。 | 李晴 席晓莹 张建涛 唐浩 柳中强 肖志瑜 | 2022 | 粉末冶金技术2022，40，5： | 0 |
| 15 | 选区激光熔化NiTi形状记忆合金成形与热处理显示文摘增材制造以灵活的结构设计与制造手段为NiTi形状记忆合金提供了更多可能的应用,然而激光增材成形制造完全致密的NiTi复杂结构构件仍存在挑战。研究激光扫描速度对Ni_(50.9)Ti_(49.1)(at%)粉末成型试样致密度和组织形貌的影响规律具有重要意义。所选的400~1400mm/s工艺窗口内,试样致密度均大于99%。但当扫描速度大于600mm/s时底部会产生裂纹。优选打印速度400mm/s的拉伸实验结果表明:沉积态试样和热处理试样平均抗拉强度分别为675MPa和782MPa,最大延伸率分别为19.7%和和17.95%,即500℃退火热处理后试样抗拉强度提升,但延伸率下降。沉积态和热处理态试样断裂机制为脆性与塑性断裂共同作用的准解理断裂机制。通过DSC实验测得热处理后试样的马氏体相变和逆相变起始温度M_(s)和A_(s)分别为35.8℃、10.0℃。温度介于二者之间时,合金由奥氏体、马氏体两相组成,EBSD结果表明20℃室温下试样主要由B19'马氏体构成。 | 黄祥辉 曹睿博 郑睿恒 马飞豪 蒋益雪 詹章瑜 于天宇 康楠 | 2023 | 机械工程学报2023，59，17： | 0 |
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