Nb的添加对TiNi激光焊接头组织及性能的影响
发布时间：2021-06-07 17:22
TiNi形状记忆合金在航空、航天、生物医学、微机电系统、机器人、汽车等各行业有着广阔的应用前景。然而TiNi焊接接头焊缝金属微观组织成分相比于TiNi合金母材发生明显变化,焊缝金属的形状记忆性能（相转变温度、形状回复率）、力学性能与母材相比都有着明显的差异,限制了NiTi形状记忆合金焊接结构的实际使用价值。本文通过“预置Nb丝+热处理”的复合法改善TiNi激光焊接头焊缝金属的形状记忆性能（相转变温度、形状回复率）、力学性能。首先采用预置不同直径Nb丝激光连接TiNi合金。改变激光功率大小,确定TiNi/Nb/TiNi激光焊接工艺。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、微区X射线衍射、差示扫描量热法等测试方法研究Nb的添加对TiNi/Nb/TiNi激光焊接头微观组织、接头成形机理、形状记忆性能以及力学性能的影响。并选取添加0.10mmNb丝TiNi/Nb/TiNi接头进行不同温度热处理,研究热处理对其微观组织、形状记忆性能以及力学性能的影响。通过这种“添加0.10mmNb丝+600℃热处理”的复合法,得到了与TiNi母材形状记忆性能十分相近且力学性能优良的焊缝金属。相关结论如下:TiNi母...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiNi合金应用：(a)人工肌肉；(b)微型驱动器
Metallography 软件以及配备有能量色散光谱仪的扫接头进行研究。研究结果发现，焊缝几何形状(焊道输入、功率强度、热损失率和材料的热容量，观察45 时，焊道完全熔透。焊缝中晶粒尺寸受焊接速度和功率下能够得到细小的晶粒，随着焊接速度和激其他区域相比，焊接中心的颗粒尺寸最细小。焊缝导致焊缝显微硬度大于母材；焊缝中 Ti/Ni 原子比的材。5]研究了内径 400μm 的 Ni-50.8at.%Ti 的 PE 管、SM同种管焊接时，焊缝整体成分没有显着变化。然而较高时，熔池中会有较多的 Ni 元素烧损。且 Maran，导致各接头熔合区化学成分发生明显变化。同种材达母材的 88.4%，抗拉强度最高可到母材的 77.2%。随试验温度的变化而变化：室温下为 4.8%，87℃时下再次增加到 2.5%。这有助于设计多功能单片结构。
图 1-3 超弹性测试：(a) NiTi 母材；(b) CuAlMn 母材；(c) NiTi/CuAlMn 接头李洪梅等[23]采用预置填充金属 Ni 箔激光连接 TiNi 合金以及不锈钢丝。对比了添加不同厚度 Ni 箔激光焊接头的组织和性能。结果表明，与直接连接 TiNi 合金以及不锈钢相比，添加 Ni 箔能够有效提高接头质量。Ni 元素的添加对焊缝中 Fe、Ti 元素起到稀释作用，使得焊缝金属中 TiCr2、TiFe2等金属间化合物明显减少。当添加厚度 50μm 的 Ni 箔时，接头强度提高到 372MPa。由于在焊缝金属中形成更多的 TiNi3相，气孔和收缩腔，因此进一步增加 Ni 含量导致接头性能降低。周兴汶等[24]采用脉冲激光焊通过添加 Nb 丝实现了 0.2mm 厚 TiNiNb/Ti6Al4V的连接。研究了不同激光功率下，填充金属 Nb 的熔化量对熔池中金属间化合物、NiTi 和 Ti2Ni 的的影响。结果发现，焊缝由树枝状(Nb,Ti)固溶体和不同的 IMCs 构成。接头的抗拉强度取决于化合物的量，其随着 Nb 的添加而降低。所有的拉伸试样都沿着焊缝中的连续 IMC 区断裂，最高的接头的抗拉强度达到 82%。Falvo.A 等人[25]研究 Nd:YAG 激光焊接对 Ni-51at.%Ti 双向形状记忆效应的影响。结果表明，Nd:YAG 激光焊接是 NiTi 合金智能驱动器的一种合适的连接技术；
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiNi/Nb/TC4真空电子束焊接接头裂纹[J]. 占字林,陈玉华,孙国栋,刘长华,孙松伟. 中国有色金属学报. 2018(11)
[2]TiNi合金表面轧制氧化膜激光清洗工艺研究[J]. 孙松伟,陈玉华,陈伟,王理涛. 精密成形工程. 2018(05)
[3]TiNi记忆合金激光焊接缺陷分析[J]. 欧阳捷,陈俐,苗玮. 航空制造技术. 2015(15)
[4]超弹性NiTi记忆合金丝激光焊接接头组织与性能研究[J]. 张怡,王宇,叶晶,邱宇晨,冯俊华. 热加工工艺. 2014(05)
[5]时效对TiNi合金激光焊缝金属逆相变温度的影响[J]. 杨成功,单际国,任家烈. 材料科学与工艺. 2014(01)
[6]Hastelloy C-276合金脉冲激光焊接熔池流动行为分析[J]. 吴东江,王占宏,马广义,杨义彬,郭玉泉,郭东明. 大连理工大学学报. 2014(01)
[7]TiNi形状记忆合金激光焊接焊缝金属相变温度的控制[J]. 杨成功,单际国,任家烈. 金属学报. 2013(02)
[8]TiNi合金激光焊接接头形状恢复温度的研究[J]. 杨成功,单际国,任家烈. 金属学报. 2012(05)
[9]薄片状TiNi合金/不锈钢激光微焊接接头组织特征[J]. 陈玉华,龚伟怀,倪泉,柯黎明. 稀有金属材料与工程. 2011(11)
[10]TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料激光焊研究[J]. 李洪梅,孙大千,董鹏,王文权,殷世强. 材料工程. 2011(10)
硕士论文
[1]基于DSC法研究冷、热处理对NiTiNb记忆合金相变的影响[D]. 洪起虎.南昌航空大学 2011
本文编号：3216991
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiNi合金应用：(a)人工肌肉；(b)微型驱动器
Metallography 软件以及配备有能量色散光谱仪的扫接头进行研究。研究结果发现，焊缝几何形状(焊道输入、功率强度、热损失率和材料的热容量，观察45 时，焊道完全熔透。焊缝中晶粒尺寸受焊接速度和功率下能够得到细小的晶粒，随着焊接速度和激其他区域相比，焊接中心的颗粒尺寸最细小。焊缝导致焊缝显微硬度大于母材；焊缝中 Ti/Ni 原子比的材。5]研究了内径 400μm 的 Ni-50.8at.%Ti 的 PE 管、SM同种管焊接时，焊缝整体成分没有显着变化。然而较高时，熔池中会有较多的 Ni 元素烧损。且 Maran，导致各接头熔合区化学成分发生明显变化。同种材达母材的 88.4%，抗拉强度最高可到母材的 77.2%。随试验温度的变化而变化：室温下为 4.8%，87℃时下再次增加到 2.5%。这有助于设计多功能单片结构。
图 1-3 超弹性测试：(a) NiTi 母材；(b) CuAlMn 母材；(c) NiTi/CuAlMn 接头李洪梅等[23]采用预置填充金属 Ni 箔激光连接 TiNi 合金以及不锈钢丝。对比了添加不同厚度 Ni 箔激光焊接头的组织和性能。结果表明，与直接连接 TiNi 合金以及不锈钢相比，添加 Ni 箔能够有效提高接头质量。Ni 元素的添加对焊缝中 Fe、Ti 元素起到稀释作用，使得焊缝金属中 TiCr2、TiFe2等金属间化合物明显减少。当添加厚度 50μm 的 Ni 箔时，接头强度提高到 372MPa。由于在焊缝金属中形成更多的 TiNi3相，气孔和收缩腔，因此进一步增加 Ni 含量导致接头性能降低。周兴汶等[24]采用脉冲激光焊通过添加 Nb 丝实现了 0.2mm 厚 TiNiNb/Ti6Al4V的连接。研究了不同激光功率下，填充金属 Nb 的熔化量对熔池中金属间化合物、NiTi 和 Ti2Ni 的的影响。结果发现，焊缝由树枝状(Nb,Ti)固溶体和不同的 IMCs 构成。接头的抗拉强度取决于化合物的量，其随着 Nb 的添加而降低。所有的拉伸试样都沿着焊缝中的连续 IMC 区断裂，最高的接头的抗拉强度达到 82%。Falvo.A 等人[25]研究 Nd:YAG 激光焊接对 Ni-51at.%Ti 双向形状记忆效应的影响。结果表明，Nd:YAG 激光焊接是 NiTi 合金智能驱动器的一种合适的连接技术；
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiNi/Nb/TC4真空电子束焊接接头裂纹[J]. 占字林,陈玉华,孙国栋,刘长华,孙松伟. 中国有色金属学报. 2018(11)
[2]TiNi合金表面轧制氧化膜激光清洗工艺研究[J]. 孙松伟,陈玉华,陈伟,王理涛. 精密成形工程. 2018(05)
[3]TiNi记忆合金激光焊接缺陷分析[J]. 欧阳捷,陈俐,苗玮. 航空制造技术. 2015(15)
[4]超弹性NiTi记忆合金丝激光焊接接头组织与性能研究[J]. 张怡,王宇,叶晶,邱宇晨,冯俊华. 热加工工艺. 2014(05)
[5]时效对TiNi合金激光焊缝金属逆相变温度的影响[J]. 杨成功,单际国,任家烈. 材料科学与工艺. 2014(01)
[6]Hastelloy C-276合金脉冲激光焊接熔池流动行为分析[J]. 吴东江,王占宏,马广义,杨义彬,郭玉泉,郭东明. 大连理工大学学报. 2014(01)
[7]TiNi形状记忆合金激光焊接焊缝金属相变温度的控制[J]. 杨成功,单际国,任家烈. 金属学报. 2013(02)
[8]TiNi合金激光焊接接头形状恢复温度的研究[J]. 杨成功,单际国,任家烈. 金属学报. 2012(05)
[9]薄片状TiNi合金/不锈钢激光微焊接接头组织特征[J]. 陈玉华,龚伟怀,倪泉,柯黎明. 稀有金属材料与工程. 2011(11)
[10]TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料激光焊研究[J]. 李洪梅,孙大千,董鹏,王文权,殷世强. 材料工程. 2011(10)
硕士论文
[1]基于DSC法研究冷、热处理对NiTiNb记忆合金相变的影响[D]. 洪起虎.南昌航空大学 2011
本文编号：3216991
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