山東大學(xué)的研究者們提出了一種針對鎳鈦鈮（NiTiNb）形狀記憶合金的新合金設(shè)計方法。這一方法采用了激光束粉末床熔化（PBF-LB）、現(xiàn)場合金化及后續(xù)熱處理技術(shù)。這項成果發(fā)表在《國際極端制造雜志》上，旨在克服制造鎳鈦鈮三元合金結(jié)構(gòu)上的困難。

研究者們利用粉末床熔化技術(shù)研發(fā)新型形狀記憶合金

一張信息圖揭示了3D打印合金在熱處理前后微觀結(jié)構(gòu)的演變。（圖片來源于山東大學(xué)）

通過預(yù)先合金化的鎳鈦（NiTi）和純鈮（Nb）粉末，制備了（NiTi）91Nb9合金。研究著重于探討溶液處理對合金的微觀結(jié)構(gòu)、相變行為以及機械/功能性能的影響。以鎳鈦為基礎(chǔ)的形狀記憶合金因其形狀記憶效應(yīng)和超彈性，在生物醫(yī)療、航空航天及汽車領(lǐng)域備受關(guān)注。添加鈮（Nb）能夠增強合金的熱滯后效應(yīng)和機械性能，對于密封和連接應(yīng)用特別有益。

PBF-LB技術(shù)能夠制造復(fù)雜的鎳鈦零件，并作為一種有效的現(xiàn)場合金化方法，它提供了在材料組成和微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計上的靈活性，同時也縮短了生產(chǎn)周期。后續(xù)熱處理進一步提升了材料的組分均勻性，并穩(wěn)定了其使用性能。以往研究已示出，通過調(diào)節(jié)二次相的分布，使用激光粉床熔化法（LPBF）制備的二元鎳鈦合金能有所機械性能的提升。

這項研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過熱處理后，（NiTi）91Nb9合金的機械/功能性能顯著提升，使合金具有極佳的拉伸性能和寬的滯回效應(yīng)。這些研究成果為利用PBF-LB現(xiàn)場合金化及后續(xù)熱處理技術(shù)開發(fā)高性能的基于鎳鈦的形狀記憶合金提供了新的視角。