TiNi形状记忆合金不锈钢的瞬时液相扩散焊.pdfVIP

第40卷 第8期 稀有金属材料与工程 V01．40，No．8 RARE 2011年 8月 METALMATERIALSANDENGINEERrNG August2011 TiNi形状记忆合金与不锈钢的瞬时液相扩散焊 李 红1，栗卓新1一，汪应玲1，冯吉才2 (1．北京工业大学，北京100124) (2．哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001) 摘要：采用AgCu金属箔作中间过渡层，对TiNi形状记忆合金与不锈钢进行了瞬时液相扩散焊，分析了接头的显微 组织、元素分布和物相组成等，研究了接头的抗剪强度和断裂方式。结果表明：接头界面区由TiNi侧过渡区，中间区， rain，连 接压力为0．05MPa时，接头最人抗剪强度为239 MPa。断裂发生在TiNi母材和AgCu中间层扩散界面上。断121为混合 断裂形貌。通过中间层等温凝同过程动力学模型，结合界面形貌和元素扩散分析，认为TiNiSMA与不锈钢异种材料瞬 时液相扩散焊过程存在明显的非对称性。 关键词：TiNi形状记忆合金；不锈钢：瞬时液相扩散焊：界面组织；等温凝固；非对称性 中图法分类号：TG453+．9 文献标识码：A 文章编号：1002．185X(201i)08．1382．05 TiNil形状记忆合金(TiNi SMA)具有特殊的形状 记忆效应和超弹性，高的比强度、抗腐蚀、抗磨损和 用搭接接头，搭接长度为10mm。待焊面先用砂纸磨 良好的牛物相容性等特点，被广泛应用于航空航天、 光，然后用丙酮超声波清洗10min，烘干。将准备好 工业制造和医疗器械等领域【1’2】。但是TiNiSMA价格 较贵，将其与性能优异、价格低廉的不锈钢连接起来 SMA 将有助于降低材料成本，扩大其应用范围。TiNi 度在860℃，保温时间为20～100min，连接压力为O．05 和不锈钢的物理化学性质(如熔点、导热系数、热膨 胀系数、品体结构等)相差很大，采用等离子弧焊、 镜对接头界面微观组织和化学成分进行分析。用D8 激光焊、钎焊等方法，接头易产生应力集中而开裂， ADⅥkNCE型X射线衍射仪分析连接界面相组成。用 且连接界面易形成TiFe，TiNi2，TiC等脆性金属I日J化 MTS810型万能试验机对不同工艺参数下获得的 合物，严重影响接头的性制}51。采用加入中问层的扩 mm／min。 散连接技术可以有效缓解接头的应力，对于性能差别 的平均值，加载速度为0．5 大、互溶度小、相互间易产生脆性金属间化合物的异 2结果与讨论 种材料的连接是比较理想的。本实验采用AgCu金属 箔作中间过渡层，对TiNiSMA和不锈钢的瞬时液相 2．1 接头组织及界面反应层形貌 扩散焊(TLP．DB)工艺、接头强度与微观组织进行了 图1a为在加热温度弘860℃，保温时间t=-60rain 研究，并讨论了这两种异种材料的TLP扩散焊特征和 和连接压力P=0．05MPa条件下，TiNiSMA和304不 中间层等温凝固动力学。 锈钢TLP．DB接头的显微组织形貌。可以看到，在TiNi 与中间层结合界面以及中间层与304结合界面均生成 1 实验