Forscher der Shandong University in China haben eine innovative Methode zur Entwicklung von NiTiNb-Formgedächtnislegierungen (SMAs) vorgestellt. Diese Methode kombiniert Laser Beam Powder Bed Fusion (PBF-LB), In-situ-Legierung und Nachwärmebehandlung. Die Studie, die in der Zeitschrift International Journal of Extreme Manufacturing veröffentlicht wurde, zielt darauf ab, Herausforderungen bei der Herstellung von NiTiNb-Ternärlegierungen zu bewältigen.
Die vollständige Forschungsarbeit mit dem Titel „Effect of solution treatment on the microstructure, phase transformation behavior and functional properties of NiTiNb ternary shape memory alloys fabricated via laser powder bed fusion in-situ alloying“ wurde auf „IOP Science“ veröffentlicht.
Herstellung und Untersuchung der Legierungen
Für die Herstellung der (NiTi)91Nb9-Legierung verwendeten die Forscher vorlegierte NiTi- und elementare Nb-Pulver. Die Studie untersuchte den Einfluss der Lösungsglühung auf die Mikrostruktur, das Phasenumwandlungsverhalten sowie die mechanischen und funktionalen Eigenschaften der Legierungen. NiTi-basierte SMAs sind aufgrund ihres Formgedächtniseffekts und ihrer Superelastizität für Anwendungen in der Biomedizin, der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie von Interesse. Die Zugabe von Nb verbessert die thermische Hysterese und die mechanischen Eigenschaften, was für Dichtungs- und Kupplungsanwendungen vorteilhaft ist.
Vorteile von PBF-LB und Nachwärmebehandlung
Die PBF-LB-Technologie ermöglicht die Herstellung komplexer NiTi-Teile und dient als effektive In-situ-Legierungsmethode. Sie bietet Flexibilität in der Zusammensetzungs- und Mikrostrukturgestaltung sowie verkürzte Durchlaufzeiten. Durch die Nachwärmebehandlung wird die Zusammensetzungsuniformität verbessert und die Leistungsstabilität erhöht. Frühere Studien zeigen, dass die mechanische Leistung von LPBF-gefertigten binären NiTi-Legierungen durch die Modulation der sekundären Phasenverteilung verbessert werden kann.
Ergebnisse der Studie
Die Studie fand heraus, dass die Wärmebehandlung die mechanischen und funktionalen Eigenschaften der (NiTi)91Nb9-Legierungen erheblich verbessert, was zu Legierungen mit ausgezeichneten Zugeigenschaften und breiter Hysterese führt. Diese Erkenntnisse bieten wertvolle Einblicke in die Entwicklung leistungsstarker NiTi-basierter SMAs mittels PBF-LB-In-situ-Legierung und Nachwärmebehandlung.