j9九游會登錄入口首頁NiTi基形狀記憶合金由于具有良好的形狀記憶效應(yīng)和超彈性，在智能制造等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。然而NiTi二元合金相變滯后較寬（25~50℃），作為驅(qū)動元件時靈敏度低、響應(yīng)速度慢。通過引入Cu元素制備NiTiCu三元合金能夠有效縮小相變滯后（8～15℃）。因此本研究目的為通過雙絲電弧增材制造（T-WAAM）技術(shù)高效制備NiTiCu合金來解決相變滯后寬的問題。

　?。?）利用T-WAAM技術(shù)實現(xiàn)了NiTi和Cu的原位合金化，成功制備了相變滯后窄（7.1℃）的NiTiCu合金。

　?。?）基于高能同步X射線衍射（SXRD）對沉積態(tài)NiTiCu合金進(jìn)行了物相結(jié)構(gòu)分析，確定了基體和析出相的體積分?jǐn)?shù)和晶格參數(shù)。

　?。?）分析了沉積態(tài)NiTiCu合金的微觀組織、化學(xué)成分、力學(xué)性能和相變行為，驗證了元素的準(zhǔn)確均勻性。

　　本研究以NiTi絲和Cu絲為原料，采用T-WAAM技術(shù)制備了NiTiCu沉積薄壁。T-WAAM裝置主要由ABB 1410六軸機(jī)器人、超高頻脈沖TIG焊接電源及焊槍、雙絲送絲系統(tǒng)和氬氣屏蔽罩組成。首先采用直流TIG對TA1基板進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱電流為100A，預(yù)熱焊槍移動速度為100mm/min。高純氬氣(99.99%)氣流量為15L/min。預(yù)熱后，根據(jù)Cu預(yù)設(shè)比例設(shè)置NiTi絲和Cu絲的送絲速度分別為2200和240mm/min，利用超高頻脈沖TIG熱源在基板上沉積NiTiCu合金。采用OM、SEM、EDS對沉積態(tài)NiTiCu合金的微觀組織和化學(xué)成分進(jìn)行了分析；利用SXRD和DSC分別表征了NiTiCu合金的物相結(jié)構(gòu)和相變行為；對沉積態(tài)NiTiCu合金的顯微硬度和拉伸性能進(jìn)行了測試。

　　通過T-WAAM制備的沉積態(tài)NiTiCu合金成形質(zhì)量良好，其微觀組織根據(jù)沉積材料內(nèi)部位置的不同可分為柱狀、等軸狀和針狀晶粒。顯微硬度從第一層到第三層逐漸升高，平均顯微硬度值分別為320.9j9九游會登錄入口首頁、371.3和416.4HV0.5。沉積態(tài)NiTiCu第二層中心的Ti、Ni、Cu含量分別為44.33，34.86，20.80at.%，根據(jù)雙絲送絲速度比，Cu的預(yù)設(shè)比例為20at.%，可以確定Cu含量與預(yù)設(shè)比例是一致的。基體B2和B19相的體積分?jǐn)?shù)分別為57.9%和39.2%，析出相CuTi、Cu2Ti和Ti(Ni, Cu)2的體積分?jǐn)?shù)分別為1.35%、0.97%和0.58%，表明B2和B19相在NiTiCu中占主導(dǎo)地位。根據(jù)計算的晶格參數(shù)，確定馬氏體相為B19晶體結(jié)構(gòu)。沉積態(tài)NiTiCu的拉伸強(qiáng)度為232±11MPa，斷裂應(yīng)變?yōu)?.7%±0.7%。NiTiCu的Ms值比NiTi的Ms值高78℃，相變滯后從24.4℃縮小為7.1℃，表明Cu的加入提高了相變溫度并且窄化了相變滯后。

　　沉積態(tài)NiTiCu合金成形良好，其微觀組織表現(xiàn)為柱狀、等軸狀和針狀。顯微硬度從第一層到第三層逐漸升高。Cu含量為20.80at.%j9九游會登錄入口首頁，與預(yù)設(shè)比例基本一致。Cu基析出相形成表明成功實現(xiàn)了Cu與NiTi的原位合金化?；赟XRD確定了B2和B19相的主導(dǎo)地位，以及馬氏體相為B19晶體結(jié)構(gòu)，并且存在擇優(yōu)取向。高的Cu含量及富Cu脆性相導(dǎo)致力學(xué)性能較差。沉積態(tài)NiTiCu只經(jīng)歷了B2-B19一步相變，且Cu的加入使相變滯后從24.4℃縮小到7.1℃，驗證了利用T-WAAM技術(shù)制備窄相變滯后NiTiCu合金的可行性。

　　本研究提供了一種利用T-WAAM制備窄相變滯后NiTiCu合金的新方法，基于此方法可制備不同第三元素含量的NiTi基三元合金，拓展了T-WAAM在調(diào)控NiTi基三元合金的相變行為方面的潛力，為利用T-WAAM技術(shù)高效制備相變行為可控的NiTi基三元合金奠定了基礎(chǔ)，有望實現(xiàn)在智能機(jī)器人和復(fù)雜驅(qū)動裝置等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。

　　曾志（團(tuán)隊帶頭人），電子科技大學(xué)教授j9九游會登錄入口首頁、博士生導(dǎo)師。四川省杰出青年科學(xué)基金獲得者，入選天府英才計劃、四川省科學(xué)和技術(shù)帶頭人后備人選，中國焊接學(xué)會焊接力學(xué)及結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造專業(yè)委員會委員。主持國家自然科學(xué)基金、國防基礎(chǔ)科研項目、軍委裝發(fā)部共用技術(shù)、領(lǐng)域基金、四川省重大科技專項等20余項國家級/省部級科研項目。在Additive Manufacturingj9九游會登錄入口首頁、Acta Materialia、Materials & Design等期刊發(fā)表SCI論文80余篇（ESI熱點/高被引論文8篇），他引1500余次；授權(quán)國家發(fā)明專利16項，軟件著作權(quán)4項；獲四川省科技進(jìn)步二等獎2項和三等獎1項。

　　陳龍（第一作者），電子科技大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院博士研究生，主要研究方向為電弧增材制造NiTi基形狀記憶合金工藝研究與激光加工改性等。先后在Additive Manufacturing、Journal of Manufacturing Processes、Materials and Design、航空制造技術(shù)等國內(nèi)外期刊發(fā)表論文5篇，作為參與人已授權(quán)發(fā)明專利5項，參與國家自然基金面上項目和省部級項目等課題3項。

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