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申请/专利权人：华南理工大学

摘要：本发明公开了一种基于自锁功能基元的宽温域、高承载4D打印镍钛基合金及其制备方法与应用，所述自锁功能基元由中心的圆形螺栓和外围的六角形螺母两部分组成，圆形螺栓相区为NiTiCuZr合金低温相，六角形螺母相区为NiTi合金高温相，二者在室温下均为B2奥氏体相；螺栓相和螺母相的硬度和相变临界应力不同，加载过程中螺母相自锁螺栓相，回复过程中4D打印镍钛基合金表现出优异的超弹性。本发明镍钛基合金在更宽的温度范围和更大的应力载荷下表现出优异的超弹性，在医疗器械、汽车工业、建筑土木、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

主权项：1.一种基于自锁功能基元的宽温域、高承载4D打印镍钛基合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）蜂窝骨架4D打印：采用4D打印系统对NiTi合金粉末打印成蜂窝型，通过退火后处理去除残余应力，并磨粒流抛光处理去除表面粘结粉末，获得NiTi蜂窝骨架；（2）挤压坯料制备：将步骤（1）所得NiTi蜂窝骨架置于紫铜包套内，将NiTiCuZr非晶合金粉末填入蜂窝骨架的通孔内，振实后密封包套，冷压成型，制得挤压坯料；（3）热挤压成型：对步骤（2）所得的挤压坯料进行热挤压，固结NiTiCuZr非晶合金粉末，实现NiTiCuZr和NiTi合金的冶金结合，随后空冷，获得基于自锁功能基元的宽温域、高承载4D打印镍钛基合金；步骤（1）中所述4D打印的工艺参数为：激光功率180~250W，扫描速率800~1400mms，扫描间距80~120μm，铺粉层厚度30~40μm；所述退火后处理的退火温度为900~1050℃，退火时间为1~1.5h；所述磨粒流抛光处理的磨料为碳化硅，压力为80~100kg，处理时间为6~8h；所述NiTi蜂窝骨架为包含六角密堆的圆柱形通孔，任一圆孔被另外6个正六边形分布的圆孔紧密环绕，孔径为0.5~2mm，孔隙率为25~75%；所述基于自锁功能基元的宽温域、高承载4D打印镍钛基合金，包括如下特征：（1）微观结构特征：基于自锁功能基元的宽温域、高承载镍钛基合金包括具有自锁功能的正六边形基元，正六边形自锁功能基元由中心的圆形螺栓和外围的六角形螺母两部分组成；（2）成分特征：自锁功能基元的螺栓相区成分为35~40at.%Ni、35~40at.%Ti、10~15at.%Cu和10~15at.%Zr的NiTiCuZr合金，螺母相区成分为50~52at.%Ni和48~50at.%Ti的NiTi合金；（3）物相特征：自锁功能基元的圆形螺栓为NiTiCuZr形状记忆合金低温相，六角形螺母为NiTi形状记忆合金高温相，二者在室温下均为B2奥氏体相；（4）功能特征：自锁功能基元的螺栓相和螺母相的硬度和相变临界应力不同，加载过程中螺母相自锁螺栓相。

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