journal article·2026-02-04Open access

Investigating the Effects of Build Height on Mechanical Behavior of Large‐Scale Laser Wire Directed Energy Deposited Nickel Titanium Alloy

Hyunsuk Choi, Prayag Burad, Piash Bhowmik, Vishal Mahey, Yashwanth Bandari, Sougata Roy

Advanced Engineering Materials· Volume 28· Issue 3

Abstract

This article presents the first comprehensive investigation coupling phase transformation, mechanical properties, and tribological behavior across build height in large scale laser wire directed energy deposition (LW‐DED) fabricated NiTi alloy. A 140 × 135 × 10 mm wall is deposited to conduct location specific characterization and tribo‐mechanical testing that can reveal the phase and property heterogeneity along the build height. X‐ray diffraction quantified B2 austenite decreasing from 23 wt% at the upper region to 0 wt% at the lower region while R‐phase peaked at 45 wt% in the middle region of printed NiTi wall. Differential scanning calorimetry showed martensite start temperatures ranging from 30.20 to 34.21 °C along the build height. Tensile testing demonstrated ultimate strength variations from 412 MPa in the lower region to 578 MPa in the upper region, representing ≈40% strength increase. Reciprocating wear tests on sectioned NiTi samples against AISI 52100 counter ball revealed build height dependent wear resistance, with the upper region exhibiting higher wear volume despite similar friction coefficients. The middle region presented a balance between strength and tensile ductility with the highest R‐phase content, suggesting the crucial effects of thermal gyration during LW‐DED on tribo‐mechanical behavior in large scale NiTi components.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: High Entropy Alloys Studies · Shape Memory Alloy Transformations · Additive Manufacturing Materials and Processes

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Materials Science and Engineering University of Toronto Toronto ON M5S 3E4 Canada

Department of Mechanical Engineering Iowa State University Ames IA 50011 USA

Department of Mechanical Engineering Virginia Tech Blacksburg VA 24061 USA

FasTech LLC. Danville VA 24540 USA

Funding

The University of North Dakota

References (85)

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