[发明专利]一种基于4D打印的温控自变形装置及其制备方法

权利要求书

1.一种基于4D打印的温控自变形装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立自变形装置的三维模型，并根据预设的变形过程和功能对三维模型进行区域划分，划分的区域至少包括低温变形区、过渡区和高温变形区；其中，所述低温变形区能够在T1温度下发生形状变化，所述过渡区能够在T2温度下开始发生形状变化、且在T3温度下形状变化结束，所述高温变形区能够在T4温度下发生形状变化，并且，T1≤T2T3≤T4；

S2：设置所述低温变形区、所述过渡区和所述高温变形区的激光打印参数，使用镍钛基记忆合金粉末通过激光选区熔化技术对所述低温变形区、所述过渡区和所述高温变形区进行分区成形，得到智能变形件；其中，所述过渡区和所述高温变形区对应采用的镍钛基记忆合金粉末为镍-钛-锆三元合金粉末，通过控制锆元素在镍-钛-锆三元合金体系中的占比以分别调控打印形成的所述过渡区和所述高温变形区能够发生形状变化对应的温度条件；

并且，任意一个所述镍-钛-锆三元合金粉末中Ti含量为30～37wt％，Zr的含量为11～21wt％，余量为Ni；

S3：对所述步骤S2得到的所述智能变形件进行折叠，从而最终得到基于4D打印的温控自变形装置。

2.如权利要求1所述基于4D打印的温控自变形装置的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述低温变形区对应采用的镍钛基记忆合金粉末为镍-钛二元合金粉末；所述镍-钛二元合金粉末中Ni的含量为56wt％，其余为Ti。

3.如权利要求1所述基于4D打印的温控自变形装置的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述低温变形区对应采用的镍钛基记忆合金粉末为镍-钛-锆三元合金粉末，锆元素在该镍-钛-锆三元合金体系中的占比不同于所述过渡区和所述高温变形区对应采用的镍钛基记忆合金粉末中锆元素占比。

4.如权利要求1所述基于4D打印的温控自变形装置的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述镍钛基记忆合金粉末为气雾化的预合金粉末，颗粒大小分布为13μm～53μm。

5.如权利要求1所述基于4D打印的温控自变形装置的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述低温变形区的激光打印参数被设置为：打印速度1000mm/s，打印的激光功率为220W；

所述过渡区的激光打印参数被设置为：打印速度850mm/s～1000mm/s，打印的激光功率为220W～250W；

所述高温变形区的激光打印参数被设置为：打印速度1000mm/s，打印的激光功率为250W。

6.如权利要求1所述基于4D打印的温控自变形装置的制备方法，其特征在于，所述低温变形区的马氏体相变开始到结束温度范围为40～60℃，且其马氏体相变的峰值温度低于50℃；

所述过渡区的马氏体相变开始到结束温度范围为45～75℃；

所述高温变形区的马氏体相变开始到结束温度范围为80～105℃，且其马氏体相变的峰值温度低于100℃。

7.如权利要求1－6任意一项所述基于4D打印的温控自变形装置的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过激光选区熔化技术进行分区成形是选择条带分区加层间旋转，其中，分区宽度为4mm，层间旋转角度为67°；

通过激光选区熔化技术进行分区成形具体是分别对所述低温变形区、所述过渡区和所述高温变形区进行切片处理，然后根据对应区域的打印参数对各层切片进行分层打印，切片的层厚为0.03mm，并且所述分层打印是在氩气气氛保护下进行的；所使用的基板为镍钛基板，基板预热温度为200℃。

8.利用如权利要求1－7任意一项所述制备方法得到的温控自变形装置。