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。

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