【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料成型，具体涉及的是一种3d打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺及应用。
技术介绍
1、航空液压管路构件是起着“血管类”生命控制线作用的关键基础构件，然而管路构件的管道接头需要在高应力、高温高压、腐蚀介质等极端苛刻环境下服役，且易发生“跑冒滴漏”等问题，因此实现管路构件高性能高可靠连接已成为解决上述问题的关键。采用形状记忆合金制备的管道接头具有形状记忆效应和超弹性的独特功能特性，且具有密封性能好、连接强度高的优点，可满足管路构件耐高压、高可靠和长寿命的要求。
2、形状记忆合金管道接头的制备加工工艺主要包括真空熔炼法和粉末冶金法：
3、1）、真空熔炼法：真空熔炼法制备铸锭→热锻热轧开坯→机加打孔制挤压坯→退火→多道次轧制→热处理→记忆合金管材成形-切削加工；
4、2）、粉末冶金法：包套设计→包套加工并进行检漏→粉末装入包套内→粉末振实→抽真空→热等静压记忆合金管-切削加工。
5、其中，采用传统真空熔炼法制备的铸锭，金相组织粗大且均匀性差，这会导致后续轧制变形困难、轧制管材壁厚不均、管材表面出现橘皮和起皱、表面质量差等问题，其整体成形过程复杂、能源消耗大且质量难以控制。采用粉末冶金法制备的管材由于粉末流动性差只能制备形状简单的小件，且强韧性差，难以满足工业需求。总之，上述两种制备方法用于制备形状记忆合金管道接头时生产周期长、操作技术难度高。
6、现有文献或公开专利中关于记忆合金管道接头的制备新工艺多为常规制备加工工艺的改良，专利文献“一种用于记忆合金管道接
7、综上所述，亟需探索短流程、高性能的形状记忆合金管道接头制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决现有形状记忆合金管道接头生产制备能耗高、工序多流程长、成材率极低、成本高等生产问题以及壁厚不均、管材开裂、力学性能差等技术问题，本专利技术提供一种3d打印复合成形形状记忆合金管道接头短流程、低能耗、高质量制备工艺方法及其应用。
2、本专利技术的设计构思为：以传统熔铸工艺中铸锭组织粗大影响后续管材热变形困难及粉末冶金法对复杂形状大构件制备的限制和强度性差为切入点，以缩短工艺流程为主线，提出3d打印复合轧制成形形状记忆合金管道接头的技术构想，即采用3d打印（激光选区熔化）制备组织细小、成分均匀，无严重偏析、粗大夹杂、粗大第二相的记忆合金；随后采用轧制工艺消除3d打印引入的孔洞等铸造缺陷，减小合金的局部应力集中，提高合金强度。
3、本专利技术通过以下技术方案予以实现：
4、一种3d打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，包括以下步骤：
5、s1、3d打印制备形状记忆合金管道接头坯料：
6、s1-1、cad计算机辅助设计软件建模，设计管道接头三维模型的形状及尺寸，导出stl格式文件；然后，将stl格式文件导入3d打印设备自带的增材专用路径规划软件，确定打印方向，对三维模型分层切片，获得管道接头模型的2d切片；最后，基于管道接头模型的2d切片生成激光扫描路径，包括外部轮廓填充路径和内部填充路径，设定3d打印工艺参数：激光功率为120w~200w，扫描速度为800mm/s~1600mm/s、轨道间距为40μm~60μm，生成job格式打印文件；
7、s1-2、称取用于3d打印的粉体材料，3d打印的粉体材料为气雾法制备的niti基形状记忆合金预合金粉末，预合金粉末的平均粒径为15μm~35μm；然后，将称取的预合金粉末置于80℃~120℃真空环境中均匀摊平，真空干燥12h~24h，去除预合金粉末中所含的水分后备用；
8、s1-3、选择niti形状记忆合金作为基板，使用无水乙醇反复清洗基板，保持基板表面干净无污染，然后对基板预热至70~150℃备用，基板预热用于减少基板与成型件之间存在较大温度差，进而减少残余热应力；
9、s1-4、启动3d打印设备，根据步骤s1-1生成的激光扫描路径及选择的3d打印工艺参数，在基板表面逐层铺粉开展3d打印，制得管道接头坯料；
10、s2、管道接头坯料去应力退火：退火温度为500℃~900℃，退火时间为0.5~2h；去应力退火可以消除3d打印的管坯由于局部加热、冷却和成分不均匀导致的残余应力，改善管坯的强塑性，便于后续轧制加工；
11、s3、管道接头坯料热轧：管道接头坯料在500℃温度条件下预热10min后送入热轧机进行热轧，管道接头坯料送给速度为1mm/s~3mm/s，热轧温度750℃~1000℃，热轧道次为1~4道次，每道次轧制压下量为5%~35%，每道次热轧之间进行中间退火，中间退火温度为400℃~700℃，保温时间10min~20min；末道次热轧结束后进行等温退火，等温退火温度为500℃，保温时间为2h，水冷至室温，制得管道接头热轧管坯；
12、s4、热轧管道接头坯料的机械加工：首先，采用车削加工的方式在圆管形状热轧管道接头坯料内壁上切削加工内脊；然后，采用机械抛光的方式对圆管形状热轧管道接头坯料内、外壁进行抛光处理，制得形状记忆合金管道接头。
13、进一步地，所述步骤s1-2中，niti基形状记忆合金预合金粉末为niti、nitinb或nitife。
14、进一步地，所述步骤s1-4中，3d打印设备启动后成型腔内先抽真空，并充入氩气保护气体，直至含氧量不高于30ppm。3d打印过程中成型腔处于氩气保护气氛下，降低制备过程中的含氧量，防止金属粉末发生氧化。
15、进一步地，所述步骤s4中，所述内脊的宽度为1.2mm、高度为0.3mm、倾角为90°。
16、进一步地，所述步骤s4中，形状记忆合金管道接头的长度为50mm~55mm，内径为19mm~21mm，壁厚为2.6mm~2.8mm。
17、一种采用如上所述制备方法制得的形状记忆合金管道接头的应用，包括以下步骤：
18、首先，形状记忆合金管道接头胀形扩径：将管道接头套管置于高低温环境箱中，低温-190℃~-30℃温度条件下均匀胀形扩径，扩径率为8%；
19、然后，在高低温环境箱中，将两根待连接的航空液压管本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种3D打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，其特征在于：所述步骤S1-2中，NiTi基形状记忆合金预合金粉末为NiTi、NiTiNb或NiTiFe。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，其特征在于：所述步骤S1-4中，3D打印设备启动后成型腔内先抽真空，并充入氩气保护气体，直至含氧量不高于30ppm。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，其特征在于：所述步骤S4中，所述内脊的宽度为1.2mm、高度为0.3mm、倾角为90°。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，其特征在于：所述步骤S4中，形状记忆合金管道接头的长度为50mm~55mm，内径为19mm~21mm，壁厚为2.6mm~2.8mm。
6.一种采用如权利要求1所述工艺制得的形状记忆合金管道接头的应用，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种3d打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，其特征在于：所述步骤s1-2中，niti基形状记忆合金预合金粉末为niti、nitinb或nitife。
3.根据权利要求1所述的一种3d打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，其特征在于：所述步骤s1-4中，3d打印设备启动后成型腔内先抽真空，并充入氩气保护气体，直至含氧量不高于30ppm。
4.根据权利要求1所述的一种3d打印复合成形形状记忆合金管道接头的工艺，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李恒，侯美丽，杨智伟，谷箐菲，张艳红，刘欣，楚梦帅，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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