1、Ni-Ti系形狀記憶合金擁有豐富的相變過程、優(yōu)異的形狀記憶效應和超彈性性能以及良好的力學性能、耐腐蝕性和生物相容性，近年來，被廣泛應用于航空航天、機械制造、工業(yè)自動化、儀器儀表及生物醫(yī)學等領域。其成形方法主要分為熔鑄機加法和粉末冶金法，前者在熔煉和機械加工過程中容易引入C、O等雜質元素且合金冷加工性能差，后者則需借助模具生產(chǎn)顯著增加制造成本且零件力學性能較差，而激光選區(qū)熔化技術結合增材和熔融的特點可以有效解決NiTi合金成形的難題。考慮

2、到Ni-Ti原子比會顯著影響近等原子比NiTi合金的馬氏體相變和形狀記憶性能，Ni、Ti混合粉末作為原材料可快速調節(jié)NiTi合金相關性能，然而國內外關于Ni、Ti混合粉末的激光選區(qū)熔化成形的相關研究幾乎沒有。因此，本文對激光選區(qū)熔化成形NiTi形狀記憶合金的成形質量、Ni-Ti反應過程、組織特征和演變機制、相變行為以及形狀記憶效應進行了深入研究。主要結果總結如下：
　　本文首先研究了SLM制造的NiTi合金試樣的成形質量。NiTi

3、復合粉末SLM成形的單熔覆道具有明顯的分層特征，且成分分布不均勻，通過橫向搭接重熔可提高成分均勻性。通過單因素實驗獲得關鍵工藝參數(shù)激光功率和掃描速度的優(yōu)化的區(qū)間分別為160~200W和5~25m/min，此外還需將線能量密度E控制在0.38~1.44J/mm之間方可獲得外觀無缺陷的NiTi合金試樣。宏觀裂紋是NiTi合金SLM成形的重要缺陷，主要來源于激光加工過程中的熱應力誘導下微觀裂紋沿富鎳區(qū)的擴展。此外，NiTi合金試樣成分會偏離設

4、計成分，其中鈦元素的損失明顯比鎳元素大，其主要的原因在于金屬粉末的直接蒸發(fā)和成形過程中單質原子粉末的直接逃逸。
　　SLM成形的NiTi合金試樣的物相組成和組織結構是各項性能的基礎。在室溫下，各工藝參數(shù)下成形試樣的物相組成的主要部分都是NiTi相的兩種形式B2和B19′，這是試樣具有形狀記憶效應的前提條件。但物相構成和組織結構仍受到線能量密度的顯著影響，可分為三類：高能量密度下成形的試樣晶粒細小，主相NiTi（B2和B19′）晶粒

5、凝固后Ti2Ni相在其縫隙中凝固；中等能量密度下成形的試樣晶粒偏大，幾乎全部為NiTi相；低能量密度下成形試樣中存在較多的未熔物和雜質相，且NiTi相的晶界也不明顯。
　　根據(jù)Ni、Ti混合粉末單熔覆道的微觀形貌可見，單質Ni粉末和單質Ti粉末組成的復合粉末SLM成形機理與NiTi預合金化粉末的機理存在顯著差別，元素間的化學反應及熔池攪拌效應對沉積層成分及均勻性影響顯著。結合成形后NiTi合金的組織特征及SLM“線-面-體”的加工

6、原理，單模激光器帶來的高功率密度激光束穿透多層熔覆層，并實現(xiàn)多次重熔的工藝特征對NiTi合金成分均勻性貢獻很大。溫度場的模擬結果也證明了多次重熔的重要性，同時指出小孔效應是促使成分均勻化的另外一個原因。
　　NiTi合金試樣的相變行為受物相和組織結構的影響很大。高線能量密度下獲得的細小晶粒和低殘余應力試樣具有明顯的馬氏體相變特征；降低一定程度的線能量密度，試樣晶粒粗大，NiTi相富鎳且內部殘余應力巨大，抑制相變行為的發(fā)生；低能量密

7、度下成形的試樣直接形成了雜質相而導致局部區(qū)域會出現(xiàn)一定量的平衡NiTi相，而且宏觀裂紋釋放了部分殘余應力，改善了馬氏體相變環(huán)境。即三種表現(xiàn)形式：強相變行為，異常相變行為和弱相變行為。
　　盡管具有氣孔、裂紋等缺陷，但本文制造的絕大多數(shù)NiTi試樣均具有形狀記憶效應。隨著預變形量的增大，各成形試樣的形狀回復率都下降。其中預變形量為1％時所有試樣在加熱到150℃以上后均可完全回復到初始狀態(tài)，超過1%的預變形量則無法完全回復。形狀回復率

8、和彎曲性都比較好的SLM試樣為激光功率180W成形的NiTi合金，預變形量達到6%時回復率仍在85%以上。
　　與傳統(tǒng)的鑄造工藝、粉末冶金工藝相比，采用SLM成形的NiTi合金在馬氏體相變溫度、相變區(qū)間等主要技術參數(shù)方面具有非常良好的參數(shù)值。特別是采用SLM成形的NiTi合金，相變能量最高達到27.7J/g，最低也有19.6J/g，顯示出非常優(yōu)秀的特征，遠高于傳統(tǒng)的鑄造工藝和粉末冶金工藝制備的NiTi合金相變能量。證明SLM成形技