真空电子束钎焊TiNiSMA与304不锈钢异种材料的连接焊接工艺与性能(3)

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（3）热影响区晶粒长大破坏母材有序的点阵结构；

（4）焊缝中产生的铸造组织严重阻碍马氏体相变。

上述问题的产生对合金力学性能和形状记忆效应都有不利的影响。因此，连接这类合金时要防止N、O、H等侵入金属以及尽可能不产生液相[15,16]。从这个角度考虑，固态连接方法或连接初期产生液相后又被挤掉的加压连接方法，如电阻对接焊，无疑是连接TiNi形状记忆合金的最佳方法。但这些方法的灵活性一般都受到限制，如对工件形状和接头的复杂程度以及尺寸大小等限制较大。从实际生产需要出发，熔焊用得最为广泛。所以，早在60年代就开始采用钨极惰性气体保护的电弧焊连接TiNi形状记忆合会，但没能获得满意的结果。用He气体保护的钨极电弧焊连接TiNi形状记忆合金时，焊缝呈细的树枝状组织，形状记忆效应和力学性能都不佳。熔焊中的高能量密度焊接方法，由于其热输入小，熔化金属量少，高温停留时间短，因此有利于TiNi形状记忆合金的焊接。

TiNi合金的主要焊接方法有：

（1）电阻焊（resistance welding)

（2）惰性气体保护钨极氩弧焊（the gas tungsten arc welding ,GTA）

（3）激光焊（laser welding）

（4）钎焊（brazing）

（5）电子束焊（the electron beam welding）

（6）摩擦焊（friction welding）

（7）等离子熔化焊（plasma arc welding）

1.3.1 电阻焊

就TiNi形状记忆合金而言，目前见诸报告的主要有电阻点焊与电阻对焊。

电阻点焊就是将两根丝材交叉、加压并通过电流，利用材料自身电阻，材料之间与电极之间接触部分的集中电阻产生热量，使材料温度升高最终熔化而焊接起来。由于TiNi形状记忆合金丝导热性差，电阻大，而且接头为细丝十字搭接时，接触电阻大，所以电阻点焊比较适用。该法焊接时间短，加热集中，对母材的热影响小，并使TiNi合金的吸气倾向减小，不仅有利于提高焊接强度，而且对母材的形状记忆效应影响较小。

电阻对焊是将两工件端面始终压紧，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻压力（或不加顶锻压力只保持焊接时压力）完成焊接。文献[17]中研究了TiNi形状记忆合会丝的电阻对焊。母材直径为0.73mm，拔丝后经673K，1．8ks热处理，其马氏体逆转变温度Af约为333K。母材抗拉强度为1100MPa。研究所得的焊接顶锻力和焊接电流对接头力学性能和形状记忆效应的影响规律见图3。图3中的a区内包括了接头强度达到母材80％以上的所有焊接条件。此时的断裂都发生在热影响区。图1-3中a区以外的b区包括了所有接头强度低于母材80％的焊接条件。此时断裂都发生于连接部位[18,19]。

图1-3 接头强度达母材80％以上的焊接条件[26]

1.3.2惰性气体保护钨极氩弧焊

从实际生产需要出发，熔化焊用得最为广泛。所以早在20世纪60年代就开始采用钨极惰性气体保护的电弧焊连接TiNi形状记忆合金，但没有获得满意的结果。文献[20]中报道了TiNi形状记忆合金在Ar-O2气体保护下的钨极氩弧焊的实验结果，发现随着保护气中氧含量的增加，焊缝中氧含量也增加；随着焊接电流增加，焊缝中氧含量也增加。焊件的拉伸强度和延伸率随焊缝中氧含量增加而降低。在372K温度下测量时，焊件的形状回复力与母材相当。