电弧增材制造NiTi形状记忆合金研究进展

李仲瀚, 刘高飞, 李诗翰, 王协彬, 郝世杰

材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (05) : 103-118.

电弧增材制造NiTi形状记忆合金研究进展

  • 李仲瀚, 刘高飞, 李诗翰, 王协彬, 郝世杰
作者信息 +
History +

摘要

NiTi形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而,传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造(WAAM)技术因其逐层沉积的特点,为NiTi合金的制备提供了新的解决方案。本文综述了电弧增材制造NiTi形状记忆合金的研究进展,着重探讨了工艺参数对其微观组织、相变行为及力学性能的影响。分析了不同电弧工艺(如熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊和冷金属过渡)在制备NiTi合金时的优缺点,并总结了电弧增材制造技术在成型质量、相变温度调控和力学性能方面的最新成果。重点探讨了电弧增材制造逐层沉积过程中,由高热输入、低冷却速率和重复热循环导致的显著微观结构不均匀性和氧化问题,这对力学性能及超弹性表现产生了不利影响。针对该问题,提出了通过工艺优化、主动冷却、引入第三元素及热处理等手段来改善材料均匀性的策略。此外,本文还讨论了NiTi合金与其他金属的异质结构设计,指出电弧增材制造制备多材料复合结构在高性能器件中的潜力。尽管电弧增材制造在制备复杂形状和多材料结构方面具有优势,但仍面临氧化、元素蒸发及层间结合性差等问题。未来研究需聚焦于热处理优化与微观组织调控,开发新型多金属复合材料,探索提高界面结合性和抗氧化能力的创新手段,以进一步提高NiTi合金的性能并扩大其应用领域。

关键词

NiTi形状记忆合金 / 电弧增材制造 / 微观组织 / 功能特性 / 异质结构

中图分类号

TG139.6

引用本文

导出引用
李仲瀚, 刘高飞, 李诗翰, 王协彬, 郝世杰. 电弧增材制造NiTi形状记忆合金研究进展. 材料工程. 2025, 53(05): 103-118

基金

国家重点研发计划(2022YFB4600500); 国家安全学术基金(U2130201,U2330105)

评论

Accesses

Citation

Detail

段落导航
相关文章

/