近日，我院石永军教授团队在增材制造弹热材料领域取得阶段性进展，相关成果《通过激光定向能量沉积扫描策略调控NiTi形状记忆合金中各向异性弹热效应的微观结构与强化机制》（Tailoring microstructure and strengthening mechanism of anisotropic elastocaloric effect in NiTi shape memory alloys by laser directed energy deposition scanning strategy）发表在《Journal of Materials Processing Technology》。该期刊涵盖了在制造金属及其他材料组件过程中所采用的加工技术，最新影响因子为7.5（SCI一区TOP）。文章第一作者为博士研究生王淑尧，通讯作者为石永军教授，中国石油大学（华东）为第一且唯一署名单位。该项研究获得了中国石油大学（华东）研究生创新基金项目和中央高校基本科研业务费专项资金的资助。
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研究分析了各向异性弹热效应的微观结构演变行为及强化机制。相邻沉积层的旋转可抑制Ti₂Ni沉淀相树枝状晶臂的生长，调节其形态和含量，分散温度梯度方向，并减少热循环过程产生的应力和变形。不同扫描策略引起的微观结构演变行为差异，使NiTi SMA在应力-应变响应行为和弹性热效应中表现出各向异性。弹性热效应分析结果表明，合金表面产生的温度下降是最大压缩应力的线性增加函数。通过同时旋转相邻网格线和沉积层，获得了双截面内“半圆弧”形晶粒的定制微观结构，展现了相变应变与弹性热效应的协同增强。与传统策略相比，在1100 MPa应力下未加载时的冷却效果提升了224%，最高可达−9.4 °C。
增材制造示意图与弹热效应强化机理图
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013625001153
