[发明专利]一种镍锰铟形状记忆合金零件及其4D成形方法

说明书

本发明属于合金成型制造领域，并具体公开了一种镍锰铟形状记忆合金零件及其4D成形方法，成形镍锰铟形状记忆合金零件具体包括如下步骤：S1在惰性气体保护下，将镍、锰、铟的粉末进行混合，得到混合金属粉末；S2采用选区激光熔化技术将混合金属粉末成形为初始磁性形状记忆合金零件；S3在惰性气体保护下，对初始磁性形状记忆合金零件进行加热，并保温一段时间后炉冷，得到镍锰铟形状记忆合金零件。本发明基于4D打印技术成形镍锰铟的待处理零件，并对零件的后续处理工艺参数进行了优化，实现了零件致密度及各项机械性能的优异结合，可得到具有可观形状记忆效应的零件。

技术领域

本发明属于合金成型制造领域，更具体地，涉及一种镍锰铟形状记忆合金零件及其4D成形方法。

背景技术

磁性形状记忆合金目前已经得到了广泛的研究，是应用于传感器和驱动器中具备极大潜力的材料。它主要的特征是可以利用磁场来驱动形变，不仅具有变形大的优点，而且该材料响应频率也较高。目前，各国学者研究最多的当属镍锰基哈斯勒合金，例如镍锰铟、镍锰镓等材料。其中镍锰铟类型合金在形变时可以产生更大的输出应力，在7T的磁场中这个值大约是铁磁形状记忆合金的50倍。在理论上为多晶材料的变形提供了理论基础。

目前制备材料的方式有电弧熔炼法，甩带法以及利用聚合物与合金颗粒制作成复合材料等方式。传统方式制作的单晶材料虽然具有可观的应变，但是制备零件一般较小，并且无法生产高复杂度的零件，而哈斯勒合金由于其较大的脆性也让其后期加工比较困难。选区激光熔化技术工艺具有以逐层叠加制造复杂结构的优点，无需后续的冷加工。因此，该技术的成熟应用为解决镍锰铟可加工性差的问题提供了一种新的解决方案与制造路线。

目前，国内外还未报道4D打印技术成形镍锰铟形状记忆合金零件的案例，选区激光熔化技术工艺参数对镍锰铟合金零件的强度、韧性、塑性、耐腐蚀和几何特征特别是形状记忆效应具有很大的影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种镍锰铟形状记忆合金零件及其4D成形方法，其目的在于，基于4D打印技术成形镍锰铟的待处理零件，并对其后续处理的工艺参数进行优化，实现零件致密度及各项机械性能的优异结合，得到具有可观形状记忆效应的零件。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种镍锰铟形状记忆合金零件4D成形方法，包括如下步骤：

S1在惰性气体保护下，将镍、锰、铟的粉末进行混合，得到混合金属粉末；

S2采用选区激光熔化技术将混合金属粉末成形为初始磁性形状记忆合金零件；

S3在惰性气体保护下，对初始磁性形状记忆合金零件进行加热，并保温一段时间后炉冷，得到镍锰铟形状记忆合金零件。

作为进一步优选的，所述镍、锰、铟的原子比为50:36.7:13.3。

作为进一步优选的，所述粉末为纯镍、纯锰、纯铟粉末，且粉末粒度为10μm～50μm。

作为进一步优选的，所述S1中，先在行星球磨机中进行镍与锰的合金化混粉，然后将铟粉末与合金化的镍锰粉末在机械混粉机下进行混粉。

作为进一步优选的，在行星球磨机中进行镍与锰的合金化混粉时，料筒转速为350r/m，时间为72小时；将铟粉末与合金化的镍锰粉末在机械混粉机下进行混粉时，料筒转速为30r/m，时间为24小时。

作为进一步优选的，所述S1中，将镍、锰、铟的粉末直接进行气雾化，得到混合金属粉末。

作为进一步优选的，所述S2中，在镍锰材料基板上成形初始磁性形状记忆合金零件，且所述选区激光熔化技术成形的工艺参数为：激光功率300W～400W，扫描速度300mm/s～500mm/s，铺粉厚度40μm～50μm，扫描间距100μm～120μm，基板预热温度100℃～150℃。