近日，机电工程学院石永军教授团队在金属增材制造领域取得重要研究进展，相关研究成果以《基于熔池工程控制增材制造镍钛合金的成分与微观结构》（Controlling composition and microstructure in additively manufactured NiTi via melt pool engineering）为题，发表在《Journal of Alloys and Compounds》上。《Journal of Alloys and Compounds》是金属材料领域国际著名期刊，目前影响因子6.3（SCI二区）。论文第一作者为博士生李权，通讯作者为赵学进老师，开云电竞投注（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位，该研究工作得到了山东省自然科学基金和中国石油科技创新基金等项目的资助。
论文首页
随着对可持续和节能制冷技术需求的增长，基于超弹性形状记忆合金的弹热制冷技术成为替代传统蒸汽压缩系统的有力竞争者。镍钛（NiTi）形状记忆合金因其优异的弹热性能而备受关注。然而，在激光粉末床熔融（LPBF）增材制造过程中，高能激光束带来的热量和质量传输行为极其复杂，特别是镍元素的局部蒸发，会显著影响成形件的成分和微观结构演变，进而影响其相变温度和力学性能。针对这一难题，团队开展了实验测试与多物理场热流体流动模拟相结合的研究。研究揭示了LPBF过程中熔池内部的详细行为，特别是镍的蒸发及其对成分和微观结构发展的影响。
技术路线
研究发现，尽管在制造过程中存在显著的局部镍损失，但熔池内强烈的马兰戈尼（Marangoni）对流能够在凝固轨迹中维持成分的均匀性，模拟结果与实验数据高度一致。在此基础上，该研究建立了一个全面的可打印性图谱，概述了制备无缺陷NiTi部件的最佳LPBF工艺参数，并能根据不同工艺设置准确估算镍含量。该成果深入阐明了镍钛合金增材制造中涉及的热物理现象，为精确控制增材制造镍钛合金的成分和微观结构、实现4D打印及梯度材料制备奠定了理论基础。
可打印性图谱
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838825052764
