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(4)

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1.3.3 激光焊

激光焊热输入小，熔化金属量少，高温停留时间短，有利于TiNi 合金的焊接。文献[21]中研究了形状记忆合金的激光焊，并表明焊接这种材料采用激光焊是可行的。试验结果说明，激光焊试样与母材具有相同的形状记忆效应。但焊接试样的抗拉强度和断裂应变均低于母材。断裂发生于焊缝中心柱状晶的晶界。这是因为对生柱状晶的晶界垂直于载荷，而且晶界上有氧化物夹杂存在。尽管如此，焊接试样断裂应变仍超过6％，这是多晶体TiNi母材金属中的最大可恢复伸长率。

1.3.4 钎焊

文献[22]中研制成了能在大气中钎焊TiNi形状记忆合金的钎料和钎剂，但未对钎焊接头进行形状记忆特性的研究。所用的钎焊工艺分两步进行。第一步为预熔敷钎料，将研制的钎料、钎剂涂于试件的连接部位，使钎料熔化后熔敷在试件的连接部位；第二步为连接，在预置有熔敷钎料层的试件连接部位涂上通用的 Ag基钎料用钎剂，然后将两块需要连接的试件装配在一起，并压上100g质量，在炉中加热进行钎焊。

钎焊温度对TiNi形状记忆合金抗拉强度和超弹性影响较大。TiNi形状记忆合金力学性能变化存在着两个临界转变温度。温度高于650℃，抗拉强度降低；温度高于200℃，超弹性降低。组织由B19相已部分转变为B2相。可以看出，采用钎焊方法及瞬间液相连接可以在低于TiNi合金退火温度下获得性能良好的接头，而且不损坏母材的形状记忆性能和超弹性。但是钎焊焊接时间长，吸气量大，接头的性能较差。并且钎焊中由于钎料不具有记忆功能，因此不宜钎料的铺展长度不宜太长[23,24]。

1.3.5 电子束焊

文献[25]中西川雅弘研究了有关电子束焊TiNi形状记忆合金接头的力学性能，但并没有研究其形状记忆效应。所用母材为1.16mm的TiNi形状记忆合金的板材，压延后经973K、3.6ks热处理，其马氏体状态下(220K)的断裂应力为860MPa，室温时母相状态下的断裂应力为740MPa，，伸长率分别为31％、26％。焊接接头的性能见表1-1，马氏体状态下的断裂应力为410MPa，母相状态下的断裂应力为560MPa，断裂发生于焊缝中或焊趾部位半熔化区。焊趾部位有纵、横小裂纹存在。研磨0．2mm，去除裂纹，断裂应力上升为710MPa。经973K、7.2ks热处理后，晶粒细化，伸长率为16％，断裂应力为660MPa。

表1-1 TiNi形状记忆合金及其电子束焊接头的力学性能

材料材料状态试验条件 σb/MPa δ（%）

母材 936k，3.6ks，水淬 T<Mf 860 31

T>Ar 740 26

焊接接头无热处理和研磨 T<Mf 410 9.8

T>Ar 560 11

无热处理，进行研磨 T>Ar 710 7.2

936k,7.2ks,水淬和研磨 T>Ar 660 16

1.3.6 摩擦焊

根据文献[26]介绍，在连接Ti50％-Ni50％时可以获得良好的结果。试样直径 6mm，长100mm。摩擦焊时所用的顶锻压力为39.2～196.1MPa。焊后热处理条件为:773K，30min，冰水淬火。焊接接头经热处理后力学性能和形状记忆效应均很好。因为摩擦焊时在焊接区产生了严重的热变形，所以获得了细的显微组织，这对形状记忆效应有利。热处理后的焊接接头具有与母材几乎相同的转变温度。应力．应变曲线表明热处理后的焊接接头形状记忆倾向优于母材。