[发明专利]NiTi合金粉及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种NiTi合金粉及其制备方法和应用，该NiTi合金粉的制备方法包括：将混合均匀的NiTi混合粉在600～900℃的温度下合金化，再将获得的合金粉碎后的粉末通过射频等离子体球化处理；其中，NiTi混合粉从300℃升温至600～900℃的过程的升温速率不超过1.5℃/min。通过严格控制300℃到600～900℃的升温速率，使NiTi混合粉合金化过程中Ni粉和Ti粉之间能够生成纯相的NiTi合金，能够有效减少等离子体球化处理过程中Ni元素的烧损以及由此带来的成分偏差，并抑制杂质相的生成。因此，使得最终获得的NiTi合金粉末粒径细小，粒径分布集中，球形度好，缺陷少，相纯度高。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体而言，涉及一种NiTi合金粉及其制备方法和应用。

背景技术

NiTi形状记忆合金具有独特的超弹性和形状记忆功能，同时具有优异的综合力学性能、生物相容性和耐蚀性等，在航空航天、医疗器械、化工等领域具有广泛的应用前景。但NiTi合金熔点高、机械加工性能差，采用传统的铸锻方法制得的NiTi形状记忆合金部件，不仅成本较高，也难以获得复杂形状，较大程度限制了NiTi形状记忆合金的使用。近年发展起来的3D打印技术有望为低成本制造具有复杂形状的NiTi合金部件提供一种可行的解决方案。

NiTi形状记忆合金是一种金属间化合物，在制备过程中容易生成一些杂质相，如Ni₃Ti、NiTi₂、Ni₄Ti₃等。这些杂质相不仅会导致材料力学性能降低，损害材料的形状记忆效果和超弹性，富Ni相还会导致生物相容性下降。更关键的是，部分杂质相(如NiTi₂)一旦生成，很难通过后续热处理消除。因此，制备高纯相的NiTi合金粉，对于获得高品质的3D打印NiTi合金部件至关重要。

目前用于3D打印NiTi合金的原料包括NiTi合金粉和Ni粉与Ti粉的混合粉。NiTi合金粉主要通过等离子旋转电极雾化法(PREP)、电极感应熔炼雾化法(EIGA)和等离子熔丝雾化法(PA)三种方法制备。总体而言，雾化法制备成本比较高昂，除此之外，PREP法制得的NiTi合金粉粒径比较粗大，且含有杂质相，对3D打印的能量要求也较高，容易在打印过程中生成较大尺寸的杂质。EIGA法制得的NiTi合金粉不仅细粉收得率较低，而且存在卫星粉、空心粉和异形粉等缺陷，影响3D打印件的致密度。PA法需以细直径的NiTi合金丝为原料，进一步增加了NiTi合金粉的价格。为了降低成本，部分3D打印NiTi合金部件以Ni粉与Ti粉的混合粉作原料。混合粉不可避免地造成成分偏析，最终导致打印件性能劣化。

因此，目前3D打印用NiTi粉普遍存在相纯度、粒径大小和分布、流动性等不能够满足打印要求，且成本普通较高的问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供NiTi合金粉及其制备方法和应用，以改善上述问题。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明的实施例提供了一种NiTi合金粉的制备方法，其包括：将混合均匀的NiTi混合粉在600～900℃的温度下合金化，再将获得的合金粉碎后的粉末通过射频等离子体球化处理；其中，NiTi混合粉在升温至300℃以后，继续升温至600～900℃的过程的升温速率不超过1.5℃/min。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种NiTi合金粉，其由前述实施例所述的NiTi合金粉的制备方法制备得到。

第三方面，本发明的实施例还提供了一种NiTi形状记忆合金部件，其由前述实施例的NiTi合金粉制备。

第四方面，本发明的实施例还提供了一种3D打印NiTi合金部件，其采用前述实施例的NiTi合金粉通过3D打印技术打印得到。