導讀：激光粉末床融合是一種3D打印技術，特別是在制造具有復雜幾何形狀的鎳鈦形狀記憶合金時十分具有潛力。盡管這種制造技術對生物醫學和航空航天領域的應用很有吸引力，但它很少用于實現鎳鈦形狀記憶合金的所需的超彈性。因為在3D打印過程中產生的缺陷和施加在材料上的變化的力阻止了超彈性在3D打印的鎳鈦合金中的實現。

2022年5月，德克薩斯A&M大學的研究人員通過激光粉末床融合制造形狀記憶合金，展示了卓越的拉伸超彈性，是文獻中報道過的3D打印能夠實現的最大超彈性的兩倍，這項研究最近發表在Acta Materialia期刊上。

鎳鈦形狀記憶合金具有多種應用，因為它們能夠在加熱或消除施加的應力后恢復其原始形狀。因此，可用于生物醫學和航空航天領域的支架、植入物、手術器械和飛機機翼。然而，開發和正確制造這些材料需要廣泛的研究來表征其功能特性和檢查微觀結構。

不幸的是，大多數鎳鈦材料無法承受當前的激光粉末床熔合工藝，經常會因大的熱梯度和氧化脆性而導致打印缺陷，如孔隙、翹曲或分層。此外，激光在打印過程中會因蒸發而改變材料的成分。為了解決這個問題，研究人員使用了他們在之前的研究中創建的優化框架，該框架可以確定最佳工藝參數，以實現無缺陷的結構和特定的材料特性。

有了這個框架，以及成分和工藝參數的變化，研究人員制造了鎳鈦零件，在打印條件下（沒有制造后熱處理）始終表現出6%的室溫拉伸超彈性。這種超彈性水平幾乎是之前在3D打印文獻中看到的數量的兩倍。

△拉伸性能的比較

研究者指出：“這項研究可以作為如何打印具有所需機械和功能特性的鎳鈦形狀記憶合金的指南，如果我們可以定制晶體結構和微觀結構，這些形狀記憶合金可以用于更多的應用。”

這項研究由美國陸軍研究實驗室、國家優先研究計劃資助、卡塔爾國家研究基金和美國國家科學基金會資助。

更多內容請下載原文查看：//doi.org/10.1016/j.actamat.2022.117781