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摘要本实验以BNi82CrSiB为钎料，利用电子束为热源成功实现了TiNi形状记忆合金和304不锈钢的连接。
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TiNi合金和不锈钢电子束直接熔焊焊接接头力学性能差，形状记忆效应损失大。焊接接头由母材、焊缝和热影响区组成。焊接电流增大、焊接时间变长即热输入增加均导致热影响区晶粒变粗，显微硬度、强度降低。热输入增加，TiNi合金的热影响区硬度变化更明显。焊接电流、焊接时间也对TiNi合金的热影响区形状记忆效应有很大的影响。焊接电流、时间从1.2mA/15S增到1.6mA/15S时，热影响区在100℃下的形状记忆效应的恢复率由93.3%降为74.0%。减小热输入有利于提高TiNi SMA的热影响区的性能。22120
关键词 TiNi形状记忆合金 304不锈钢 电子束钎焊 工艺 性能
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title The mechanical property and the shape memory effect of the electronic-welded joint of TiNi shape memory alloy and 304 stainless steel.
Abstract
This paper succeed connecting TiNi SMA and 304 SS as a dissimilar material with BNi82CrSiB as the solder by vacuum electron beam brazing process. The microstructure, the mechanical properties and the shape memory effect of welding joints were observed and tested in different technological parameters. In addition, the fesibility of vacuum electron beam welding of TiNi SMA and 304 SS was accessable. The experiment results indicate that:
the mechanical properties of electron beam welding joint of TiNi SMA and 304 SS is very poor, the loss of shape memory effect is very huge, so electron beam welding is not desirable. Electron beam brazing joint consists of parent metal,HAZ and brazing seam. With increasing welding current, the microstructures in the HAZ have coarsening tendency which can resulted in reducing the microhardness and intensity .More heat input, the larger change of hardness in HAZ of TiNi SMA is more obvious. Welding current also have effects on the shape memory effect of the TiNi SMA HAZ. The shape recovery ratio of TiNi SMA HAZ at 100 ℃ decreases from 93.3% to 74.0% with increasing welding current from 1.2mA/15s to 1.6mA/15s. It is favorable to decrease the heat input to improving the performance of HAZ of the TiNi SMA.
Keywords TiNi shape memory alloy stainless steel electron beam brazing process properties
1 引言
材料作为人类生存和发展必要的物质基础，在人类社会的各个方面都有着无可替代的地位。信息、材料和能源是现代社会文明的三大支柱。材料的开采、冶炼是制造业的基础，而真正想把材料做成可以使用的物品，就必须对材料进行加工。在材料加工技术中，材料的连接技术举足轻重。本文所研究的材料是一种新型功能材料-形状记忆合金，传统的连接技术对于一些先进材料的连接显得心有余而力不足，所以本文采用先进的电子束焊接技术来焊接形状记忆合金。
1.1 形状记忆合金的特点和主要种类
形状记忆合金，顾名思义就是可以记忆形状的金属。其具有形状记忆效应和超弹性特性，是一种新型的功能性材料。形状记忆效应如图1-1，超弹性如图1-2。形状记忆效应（SME）是指材料在一定外界条件下发生一定程度的变形后，对合金施加适当的外界条件，例如温度、力等，材料的变形会消失并且恢复到变形前的状态。超弹性（SE）是指在高于Af点、低于Md点的温度下对形状记忆合金施加外界应力，合金中发生应力诱发马氏体相变，卸载应力后金属发生逆相变，材料应变完全消失，恢复到初始状态，表现为“弹性应变”，普通材料的弹性应变一般只有0.5%，而形状记忆合金的超弹性可以达到5%~20%。
目前所发现的形状记忆合金的种类主要有以下几种:TiNi基合金，Cu基合金和Fe基合金。TiNi合金具有良好的形状记忆特性，超弹性，耐腐蚀性和高阻尼性，使得其在航空航天、机械制造、能源以及医疗领域里有着广泛的应用。Cu基合金因为其低廉的价格，良好的双向记忆性能以及优良的加工性能，使得其在感温、控温原件和驱动原件方面有着很广泛的应用，Fe基合金强度高，塑性好，易于加工制造，记忆性能适中，但是其价格比Cu基合金更低，其力学性能与钢铁可以较好的匹配，制造过程和普通钢铁的制造没有什么不同，可以使用传统的炼钢方法和加工设备进行制造加工，所以在建筑行业、机械加工和化工行业有着很广泛的应用。目前研究的所有记忆合金中，TiNi合金的记忆性能最好，最稳定，研究最全面。