CN115041706B - 一种改善3d打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法，包括如下步骤：步骤S1，3D打印成形：采用选区激光熔化方法打印成形3D打印镍钛铜形状记忆合金零件；打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内保温，去应力退火，随后空冷至室温；利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；步骤S2，封管处理；步骤S3，高温固溶处理；步骤S4，时效处理；步骤S5，后处理。本发明解决了现有技术中3D打印镍钛铜合金的微观组织不均匀、残余应力高等问题。

Description

一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法
技术领域
本发明属于合金热处理技术领域，涉及一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法。
背景技术
镍钛铜合金是一种综合性能优异的形状记忆合金，表现出高功率比、高可恢复应力以及优异的疲劳性能，广泛应用于微驱动器装置和弹簧制动器中。采用3D打印方法制备镍钛铜合金，能够克服传统加工工艺成本高、工艺复杂，难以实现复杂结构成形的缺点，同时保证零件的光洁度和几何精度，实现结构-功能一体化形状记忆合金的制造。
然而，作为一种快速凝固工艺，3D打印成形过程中复杂的热历史(熔池内部温度高、熔池边界上冷却速度快)会导致非平衡凝固加剧，微观组织不均匀；合金反复重熔，使得打印态合金中残余应力高，影响其综合性能。设计合理的热处理工艺能够释放打印态零件的内应力，改善组织和成分均匀性，提升合金性能稳定性；同时，热处理能够调控第二相析出，从而提升打印态零件的力学性能和功能特性。但目前对于镍钛铜形状记忆合金的热处理工艺的相关研究较少。所以，开发一种能够改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理工艺符合当前技术需求。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法，解决了现有技术中3D打印镍钛铜合金的微观组织不均匀、残余应力高等问题。
本发明所采用的技术方案是，一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法，包括如下步骤：
步骤S1，3D打印成形：采用选区激光熔化方法打印成形3D打印镍钛铜形状记忆合金零件；打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内保温，去应力退火，随后空冷至室温；利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；
步骤S2，封管处理：将上述步骤得到的镍钛铜合金零件密封于石英管中，通入高纯氩气；
步骤S3，高温固溶处理：将封管后的镍钛铜合金零件放置于950±20℃的箱式炉中，保温2h±15min，随后立即取出样品，放入室温水中进行冷却；
步骤S4，时效处理：将固溶后的镍钛铜合金零件放置于550±20℃的箱式炉中，保温0.5h～8h后，取出石英管将石英管破碎，使镍钛铜合金零件落入水中，进行水冷，冷却至室温；
步骤S5，后处理：时效处理后，磨去表面氧化层。
进一步地，所述步骤S1中，3D打印所用原料为镍钛铜合金粉末，采用气雾化法制得，成分按质量百分比计为：
镍45.0～46.0％；铜10.0～11.0％；硅≤0.12％；氧≤0.10％，铝≤0.10％；铁≤0.05％；铬≤0.05％；钴≤0.05％；钼≤0.05％；锆≤0.05％；其他元素除钛外：每种≤0.03％，合计≤0.10％；钛为余量。
进一步地，所述步骤S1中3D打印采用的设备为BLT-A320选区激光熔化金属3D打印机。
进一步地，所述步骤S1中，打印工艺参数如下：激光功率为100-240W，扫描速度为800-1200mm/s，扫描间距为60-100μm，光斑直径为60-100μm，铺粉层厚为40μm；扫描策略为条带分区加层间旋转，其中条带宽度为4mm，层间旋转角度为67°，起始扫描夹角为57°。
进一步地，所述步骤S1中，基板和打印件在炉内保温的温度为200℃，时间为2h。
进一步地，所述步骤S3中，高温固熔处理采用的箱式炉为KSL-1200X，以5℃/min的升温速率将箱式炉升温至950℃，保温2h。
进一步地，所述步骤S4中，时效处理中采用的箱式炉为KSL-1200X，以8℃/min的升温速率将箱式炉升温至550℃，保温5h。
进一步地，所述步骤S4中，破碎石英管水冷过程在5s内进行。
本发明的有益效果是
1.能够有效释放打印态合金的内应力，防止零件表面开裂。
2.高温固溶处理能够进一步提升Ni和Cu原子在奥氏体基体中的固溶度，同时改善组织和成分均匀性，提升了合金性能的稳定性。固溶处理后，部分晶粒尺寸增大，晶粒形状变为不规则状，提升了镍钛铜合金的延伸率。
3.固溶后时效处理能够促进Ti2Ni、Ti2Cu等第二相的析出。本发明设计的时效温度和时效时间能够有效调控纳米Ti2Ni和Ti2Cu相在晶界上的析出，阻碍位错滑移，提升材料抗拉强度和延伸率。同时，晶界上均匀分布的Ti2Cu相能够降低B2奥氏体相和B19马氏体相的晶格错配度，提升镍钛铜形状记忆合金的回复性能。
4.采用本发明所提供的方法，能够显著提升3D打印镍钛铜合金的抗压强度、延伸率和显微硬度，降低镍钛铜合金马氏体相变的相变滞后。本发明所提供方法，流程简单，操作性强，极具应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的热处理方法的流程图；
图2是本发明实施例1-6分别采用不同时效时间得到的镍钛铜合金的硬度对比图；
图3是本发明实施例1-6不同时效时间得到的镍钛铜合金的轴向压缩实验结果图；
图3中a为实施例1轴向压缩实验结果；b为实施例2轴向压缩实验结果；c为实施例3轴向压缩实验结果；d为实施例4轴向压缩实验结果；e为实施例5轴向压缩实验结果；f为实施例6轴向压缩实验结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1，3D打印成形：采用选区激光熔化方法打印成形3D打印镍钛铜形状记忆合金零件；打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内保温，去应力退火，随后空冷至室温；利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；将零件与基板置于200℃炉内进行去应力退火处理，能够有效释放打印态合金的内应力，防止零件表面开裂。
步骤S2，封管处理：将上述步骤得到的镍钛铜合金零件密封于石英管中，通入高纯氩气；避免合金在高温热处理过程中引入氧、碳等杂质。
步骤S3，高温固溶处理：将封管后的镍钛铜合金零件放置于950±20℃的箱式炉中，保温2h±15min，随后立即取出样品，放入室温水中进行冷却；高温固溶处理能够进一步提升Ni和Cu原子在奥氏体基体中的固溶度，同时改善组织和成分均匀性，提升了合金性能的稳定性。固溶处理后，部分晶粒尺寸增大，晶粒形状变为不规则状，提升了镍钛铜合金的延伸率。
步骤S4，时效处理：将固溶后的镍钛铜合金零件放置于550±20℃的箱式炉中，保温0.5h～8h后，取出石英管将石英管破碎，使镍钛铜合金零件落入水中，进行水冷，冷却至室温；固溶后时效处理能够促进Ti2Ni、Ti2Cu等第二相的析出，同时，晶界上均匀分布的Ti2Cu相能够降低B2奥氏体相和B19马氏体相的晶格错配度，提升镍钛铜形状记忆合金的回复性能。
步骤S5，后处理：时效处理后，磨去表面氧化层。
进一步地，在步骤S1中，3D打印所用原料镍钛铜合金粉末为气雾化法制得，成分按质量百分比计为：
镍45.0～46.0％；铜10.0～11.0％；硅≤0.12％；氧≤0.10％，铝≤0.10％；铁≤0.05％；铬≤0.05％；钴≤0.05％；钼≤0.05％；锆≤0.05％；其他元素除钛外：每种≤0.03％，合计≤0.10％；钛为余量。
进一步地，所述步骤S1中3D打印采用的设备为BLT-A320选区激光熔化金属3D打印机。
进一步地，在步骤S1中，设定打印工艺参数如下：激光功率为100-240W，扫描速度为800-1200mm/s，扫描间距为60-100μm，光斑直径为60-100μm，铺粉层厚为40μm。扫描策略为条带分区加层间旋转，其中条带宽度为4mm，层间旋转角度为67°，起始扫描夹角为57°。
进一步地，在步骤S1中，所述基板和打印件在炉内保温的温度为200℃，时间为2h。保温温度选择200℃是去除应力最合适温度，2h时应力已经完全消除，继续保温无任何作用。
进一步地，所述步骤S3中，高温固熔处理采用的箱式炉为KSL-1200X，以5℃每分钟的升温速率将高温箱式炉升温至950℃，保温2h。温度在950℃可以达到固溶处理的效果，使NI原子充分进入基体，晶粒长大，成分偏析减少。温度过高会有烧损，影响合金性能，温度过低，晶粒长大效果不明显；时间过长，粗大晶粒会影响强度；时间过短，消除成分偏析的效果不明显。
进一步地，所述步骤S4中，时效处理中采用的箱式炉为KSL-1200X，以8℃每分钟的升温速率将高温箱式炉升温至550℃，保温5h。
进一步地，步骤S4中，破碎石英管水冷过程在5s内进行，能够快速冷却使得固溶的微观组织形貌能够保留下来。
本发明中采用所述热处理工艺得到的镍钛铜合金的维氏硬度为332.1±8.3HV5.0，抗压强度为1374.6±12.5MPa，压缩应变为13.7±2.1％。
实施例1
步骤S1，3D打印成形：采用气雾化制得镍钛铜预合金粉末，在BLT-A320选区激光熔化金属3D打印机中成形。设定工艺参数如下：激光功率为100W，扫描速度为800mm/s，扫描间距为60μm，光斑直径为60μm，铺粉层厚为40μm。扫描策略为条带分区加层间旋转，其中条带宽度为4mm，层间旋转角度为67°，起始扫描夹角为57°。打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内，200℃下保温2h进行去应力退火，随后空冷至室温。利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；
所述镍钛铜合金粉末成分按质量百分比计为：
镍45.0～46.0％；铜10.0～11.0％；硅≤0.12％；氧≤0.10％，铝≤0.10％；铁≤0.05％；铬≤0.05％；钴≤0.05％；钼≤0.05％；锆≤0.05％；其他元素：每种≤0.03％，合计≤0.10％；钛为余量。
步骤S2，封管处理：将上述步骤得到的镍钛铜合金零件密封于石英管中，通入高纯氩气，避免合金在高温热处理过程中引入氧、碳等杂质；
步骤S3，高温固溶处理：采用KSL-1200X箱式炉，以5℃每分钟的升温速率升温至930℃，将封管后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温2h15min，随后立即取出样品，快速放入室温水中进行冷却；
步骤S4，时效处理：采用KSL-1200X箱式炉，以8℃每分钟的升温速率升温至530℃，将固溶处理后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温0.5h，随后取出石英管将其破碎，使镍钛铜合金零件落入水中，进行水冷，冷却至室温；
步骤S5，后处理：固溶和时效处理后，磨去表面氧化层。
采用实施例1热处理工艺得到的3D打印镍钛铜合金性能为：维氏硬度(HV)为285.4±6.0HV5.0，抗压强度(σ)为1029.5MPa，压缩应变(δ)为9.6％，相变滞后为11.0℃。
实施例2
步骤S1，3D打印成形：采用气雾化制得镍钛铜预合金粉末，在BLT-A320选区激光熔化金属3D打印机中成形。设定工艺参数如下：激光功率为100W，扫描速度为800mm/s，扫描间距为60μm，光斑直径为60μm，铺粉层厚为40μm。扫描策略为条带分区加层间旋转，其中条带宽度为4mm，层间旋转角度为67°，起始扫描夹角为57°。打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内，200℃下保温2h进行去应力退火，随后空冷至室温。利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；
所用镍钛铜合金粉末成分与实施例1相同；
步骤S2，封管处理：将上述步骤得到的镍钛铜合金零件密封于石英管中，通入高纯氩气，避免合金在高温热处理过程中引入氧、碳等杂质；
步骤S3，高温固溶处理：采用KSL-1200X箱式炉，以5℃每分钟的升温速率升温至930℃，将封管后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温2h15min，随后立即取出样品，快速放入室温水中进行冷却；
步骤S4，时效处理：采用KSL-1200X箱式炉，以8℃每分钟的升温速率升温至530℃，将固溶处理后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温1h，随后取出石英管将其破碎，使镍钛铜合金零件落入水中，进行水冷，冷却至室温；
步骤S5，后处理：固溶和时效处理后，磨去表面氧化层。
而采用实施例2热处理工艺得到的3D打印镍钛铜合金性能为：维氏硬度(HV)为298.7±7.6HV5.0，抗压强度(σ)为1079.2MPa，压缩应变(δ)为13.9％，相变滞后为10.6℃。
实施例3
步骤S1，3D打印成形：采用气雾化制得镍钛铜预合金粉末，在BLT-A320选区激光熔化金属3D打印机中成形。设定工艺参数如下：激光功率为100W，扫描速度为800mm/s，扫描间距为60μm，光斑直径为60μm，铺粉层厚为40μm。扫描策略为条带分区加层间旋转，其中条带宽度为4mm，层间旋转角度为67°，起始扫描夹角为57°。打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内，200℃下保温2h进行去应力退火，随后空冷至室温。利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；
所用镍钛铜合金粉末成分与实施例1相同；
步骤S2，封管处理：将上述步骤得到的镍钛铜合金零件密封于石英管中，通入高纯氩气，避免合金在高温热处理过程中引入氧、碳等杂质；
步骤S3，高温固溶处理：采用KSL-1200X箱式炉，以5℃每分钟的升温速率升温至930℃，将封管后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温2h15min，随后立即取出样品，快速放入室温水中进行冷却；
步骤S4，时效处理：采用KSL-1200X箱式炉，以8℃每分钟的升温速率升温至530℃，将固溶处理后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温2h，随后取出石英管将其破碎，使镍钛铜合金零件落入水中，进行水冷，冷却至室温；
步骤S5，后处理：固溶和时效处理后，磨去表面氧化层。
而采用实施例3热处理工艺得到的3D打印镍钛铜合金性能为：维氏硬度(HV)为310.1±7.6HV5.0，抗压强度(σ)为1115.0MPa，压缩应变(δ)为11.9％，相变滞后为9.8℃。
实施例4
步骤S1，3D打印成形：采用气雾化制得镍钛铜预合金粉末，在BLT-A320选区激光熔化金属3D打印机中成形。设定工艺参数如下：激光功率为240W，扫描速度为1200mm/s，扫描间距为100μm，光斑直径为100μm，铺粉层厚为40μm。扫描策略为条带分区加层间旋转，其中条带宽度为4mm，层间旋转角度为67°，起始扫描夹角为57°。打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内，200℃下保温2h进行去应力退火，随后空冷至室温。利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；
所用镍钛铜合金粉末成分与实施例1相同；
步骤S2，封管处理：将上述步骤得到的镍钛铜合金零件密封于石英管中，通入高纯氩气，避免合金在高温热处理过程中引入氧、碳等杂质；
步骤S3，高温固溶处理：采用KSL-1200X箱式炉，以5℃每分钟的升温速率升温至970℃，将封管后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温1h45min，随后立即取出样品，快速放入室温水中进行冷却；
步骤S4，时效处理：采用KSL-1200X箱式炉，以8℃每分钟的升温速率升温至570℃，将固溶处理后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温3h，随后取出石英管将其破碎，使镍钛铜合金零件落入水中，进行水冷，冷却至室温；
步骤S5，后处理：固溶和时效处理后，磨去表面氧化层。
而采用实施例4热处理工艺得到的3D打印镍钛铜合金性能为：维氏硬度(HV)为328.7±6.2HV5.0，抗压强度(σ)为1206.4MPa，压缩应变(δ)为13.7％，相变滞后为8.4℃。
实施例5
步骤S1，3D打印成形：采用气雾化制得镍钛铜预合金粉末，在BLT-A320选区激光熔化金属3D打印机中成形。设定工艺参数如下：激光功率为170W，扫描速度为1000mm/s，扫描间距为80μm，光斑直径为80μm，铺粉层厚为40μm。扫描策略为条带分区加层间旋转，其中条带宽度为4mm，层间旋转角度为67°，起始扫描夹角为57°。打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内，200℃下保温2h进行去应力退火，随后空冷至室温。利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；
所用镍钛铜合金粉末成分与实施例1相同；
步骤S2，封管处理：将上述步骤得到的镍钛铜合金零件密封于石英管中，通入高纯氩气，避免合金在高温热处理过程中引入氧、碳等杂质；
步骤S3，高温固溶处理：采用KSL-1200X箱式炉，以5℃每分钟的升温速率升温至950℃，将封管后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温2h，随后立即取出样品，快速放入室温水中进行冷却；
步骤S4，时效处理：采用KSL-1200X箱式炉，以8℃每分钟的升温速率升温至550℃，将固溶处理后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温5h，随后取出石英管将其破碎，使镍钛铜合金零件落入水中，进行水冷，冷却至室温；
步骤S5，后处理：固溶和时效处理后，磨去表面氧化层。
而采用实施例5热处理工艺得到的3D打印镍钛铜合金性能为：维氏硬度(HV)为330.2±10.8HV5.0，抗压强度(σ)为1374.6MPa，压缩应变(δ)为13.7％，相变滞后为8.9℃。
实施例6
步骤S1，3D打印成形：采用气雾化制得镍钛铜预合金粉末，在BLT-A320选区激光熔化金属3D打印机中成形。设定工艺参数如下：激光功率为170W，扫描速度为1000mm/s，扫描间距为80μm，光斑直径为80μm，铺粉层厚为40μm。扫描策略为条带分区加层间旋转，其中条带宽度为4mm，层间旋转角度为67°，起始扫描夹角为57°。打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内，200℃下保温2h进行去应力退火，随后空冷至室温。利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；
所用镍钛铜合金粉末成分与实施例1相同；
步骤S2，封管处理：将上述步骤得到的镍钛铜合金零件密封于石英管中，通入高纯氩气，避免合金在高温热处理过程中引入氧、碳等杂质；
步骤S3，高温固溶处理：采用KSL-1200X箱式炉，以5℃每分钟的升温速率升温至950℃，将封管后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温2hmin，随后立即取出样品，快速放入室温水中进行冷却；
步骤S4，时效处理：采用KSL-1200X箱式炉，以8℃每分钟的升温速率升温至550℃，将固溶处理后的镍钛铜合金零件放置于箱式炉中保温8h，随后取出石英管将其破碎，使镍钛铜合金零件落入水中，进行水冷，冷却至室温；
步骤S5，后处理：固溶和时效处理后，磨去表面氧化层。
而采用实施例6热处理工艺得到的3D打印镍钛铜合金性能为：维氏硬度(HV)为332.1±8.3HV5.0，抗压强度(σ)为1221.1MPa，压缩应变(δ)为10.7％，相变滞后为8.8℃。
对比例1：
Shiva等在2019年采用激光3D打印技术制备了镍钛铜合金，合金组分按原子百分比计为Ti50Ni40Cu10(具体参见278VHN[S.Shiva,et al.Journal of ManufacturingProcesses 48(2019)98–109])。实验结果显示，未经热处理的打印态样品，其维氏硬度为242±15VHN，抗压强度为430±7MPa，压缩应变低于0.07％。
对比例2：
Shiva等在2016年采用激光3D打印技术制备了镍钛铜合金，合金组分按原子百分比计为Ti50Ni35Cu15(具体参见S.Shiva et al.Journal of Materials ProcessingTechnology 238(2016)142–151)。实验结果显示，未经热处理的打印态样品，其维氏硬度为262±15VHN，抗压强度为412±10MPa，压缩应变低于0.06％。
如图2所示，为实施例1-6分别采用不同时效时间得到的镍钛铜合金的硬度对比图。由图可知，随时效时间延长，3D打印镍钛铜合金的维氏硬度不断增大，时效时间超过3h后，维氏硬度不发生明显变化。实施例1-6中，维氏硬度最大值为332.1HV5.0，高于对比例1中3D打印镍钛铜合金硬度。
如图3和下表1所示，为实施例1-6不同时效时间得到的镍钛铜合金的轴向压缩实验结果。由数据可知，镍钛铜合金抗压强度随时效时间延长先增大后减小，实施例1-6中不同时效时间得到的镍钛铜合金最大抗压强度为1374.63Pa，最大压缩应变为13.9％。对比例2中打印态镍钛铜合金性能(抗压强度412MPa，压缩应变0.08％)，本发明所提供实施例的镍钛铜合金的性能均远优于对比例2中的结果。由此可得，本发明设计的热处理工艺，能够显著改善3D打印镍钛铜合金的综合性能。
表1实施例1-6所得镍钛铜合金柱状样品的轴向压缩实验结果
编号 抗压强度(MPa) 压缩应变(％)
实施例1 1029.5 9.6
实施例2 1079.2 13.9
实施例3 1115.0 11.9
实施例4 1206.4 13.7
实施例5 1374.6 13.7
实施例6 1221.1 10.7
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，3D打印成形：采用选区激光熔化方法打印成形3D打印镍钛铜形状记忆合金零件；打印完成后，待基板温度降温至70℃以下，取下带有打印件的基板，将基板和打印件置于炉内保温，去应力退火，随后空冷至室温；利用线切割将打印件从基板上切下，并用自动研磨机处理零件表面，磨去线切割形成的氧化皮，得到表面平整光亮的镍钛铜合金零件；
步骤S2，封管处理：将上述步骤得到的镍钛铜合金零件密封于石英管中，通入高纯氩气；
步骤S3，高温固溶处理：将封管后的镍钛铜合金零件放置于950±20℃的箱式炉中，保温2h±15min，随后立即取出样品，放入室温水中进行冷却；
步骤S4，时效处理：将固溶后的镍钛铜合金零件放置于550±20℃的箱式炉中，保温0.5h~8h后，取出石英管将石英管破碎，使镍钛铜合金零件落入水中，进行水冷，冷却至室温；
步骤S5，后处理：时效处理后，磨去表面氧化层；
所述步骤S1中，3D打印所用原料为镍钛铜合金粉末，采用气雾化法制得，成分按质量百分比计为：
镍45.0~46.0%；铜10.0~11.0%；硅≤0.12%；氧≤0.10%，铝≤0.10%；铁≤0.05%；铬≤0.05%；钴≤0.05%；钼≤0.05%；锆≤0.05%；其他元素除钛外：每种≤0.03%，合计≤0.10%；钛为余量；
所述步骤S3中，高温固熔处理以5℃/min的升温速率将箱式炉升温至950℃，保温2h。
2.根据权利要求1所述的一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，打印工艺参数如下：激光功率为100-240W，扫描速度为800-1200 mm/s，扫描间距为60-100μm，光斑直径为60-100μm，铺粉层厚为40μm；扫描策略为条带分区加层间旋转，其中条带宽度为4mm，层间旋转角度为67°。
3.根据权利要求1所述的一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，基板和打印件在炉内保温的温度为200℃，时间为2h。
4.根据权利要求1所述的一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，时效处理以8℃/min的升温速率将箱式炉升温至550℃，保温5h。
5.根据权利要求1所述的一种改善3D打印镍钛铜合金综合性能的热处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，破碎石英管水冷过程在5s内进行。
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