激光焊接NiTi合金的性能研究-材料学专业论文.docx

大连理—[大学博七学位论文摘 大连理—[大学博七学位论文 摘 要 NiTi形状记忆合金集形状记忆效应、超弹性、良好的生物相容性于一体，使它成为 理想的医用材料，成功地应用于介入医疗领域中各种支架的制作。目前对于直径较小、 厚度较薄的血管支架的需求量日益增加。但是，现有的加工技术，激光雕刻或手工编织， 成本高且难以加工此类支架。另外，手工编织的大尺寸外周管腔支架，接头部分目前往 往用套管来连接，寻求更好的连接方法也是所面l临的难题之一。激光微焊接被认为是解 决这些难题适合的、有希望的方法之一。 本论文系统地研究了超弹性Ti．50．6at．％Ni合金丝脉冲激光焊接接头的组织和性能， 目的在于揭示用激光焊接方法加工微小医疗器械的可行性。主要结论如下： NiTi合金细丝激光点焊时需选择小电流、大脉宽、负离焦量，同时采用Ar气保护； 激光点焊接头的熔化区由树枝晶组成，热影响区靠近熔池的部分为粗大等轴晶，靠近母 材的部分为细小等轴晶；激光焊接会影响到NiTi合金丝的相变行为，使NiTi合金丝的 相变过程由B2一R．B19 7转变为B2．B19 7且相变温度发生变化；接头中碳化物的数量明 显少于母材；接头的抗拉强度和延伸率低于母材。在37。C时，接头的抗拉强度可达母材 的60％，加载到应变为7％后卸载，接头和母材的残余应变为分别为1．06％和0．45％， 接头性能降低的原因是由于激光焊接所形成的树枝晶。 NiTi合金激光焊接组织的耐蚀性和血液相容性比母材好。由于激光焊接组织中央杂 物的数量较少，表面易形成均匀、连续的钝化膜，从而提高了NiTi合金的耐蚀性和血 液相容性。在相同条件下，NiTi合金激光焊接组织的钝化电位区间比母材的大，击穿电 位比母材的高，凝血时间较长，血小板粘附量较少，变形小。 热循环和退火会对NiTi合金激光点焊接头的相变行为产生影响。热循环后接头中 出现R相变，随着热循环次数的增加，R相变向高温方向移动，M相变向低温方向移动， R相存在的温度区间变宽，其主要原因是热循环在基体中引入位错。激光焊接NiTi合 金经退火后，也出现R相变，随着退火温度的升高，R相变峰向低温方向移动，M相变 峰也向低温方向移动，但移动的非常小，R相变和M相变之间的距离缩小，其主要原 因是退火过程中产生了Ti3Ni4析出相。 NiTi合金激光点焊接头具有较好的超弹性疲劳性能。在加载卸载循环时，尽管开始 时接头的残余应变比母材的大，但随着循环次数的增加，残余应变趋向稳定。在旋转弯 曲疲劳中，当应变量大于0．4％时，在相同的应变下，接头的旋转弯曲疲劳寿命低于母 材：当应变量小于0．4％，接头和母材的疲劳寿命都超过100力．次。溶液中a‘浓度和溶 液的pH值对NiTi合金丝的旋转弯曲疲劳性能没有显著的影响。 激光焊接NiTi合金的性能研究退火温度对激光点焊接头的性能有影响。焊接状态的NiTi合金在退火的过程中会 激光焊接NiTi合金的性能研究 退火温度对激光点焊接头的性能有影响。焊接状态的NiTi合金在退火的过程中会 析出Ti3Ni4相。400C退火时，析出的Ti3Nh相呈细小的圆形颗粒状，平均直径为10nm， 弥散分布，对基体强化作用很大，能提高NiTi合金激光点焊接头的性能；而退火温度 较高时，析出的Ti3Ni。相粗化，弥散度大幅度下降，对基体的强化作用很弱，接头的性 能降低。 关键词：NiTi合金；激光焊接组织；性能 大连理T人学博十学位论文Study 大连理T人学博十学位论文 Study of the properties of the laser—welded NiTi alloy Abstract A combination of shape memory effect，superelasticity and good biocompatibility makes NiTi alloy a desirable candidate material for certain biomedical device applications， successfully used in the field of interventional therapy to fabricate different stents．There is a growing demand for smaller and thinner endocascular stents．However，present technique， laser cutting or hand made technique,usually takes hi曲cOSTS and it is difficult to fabricate these stents．In addition，it is