Nb对NiTi微激光焊缝组织M-A相变温度的影响
发布时间：2021-11-01 07:27
为了获得0.2 mm板厚的NiTi形状记忆合金（NiTi-SMA）焊缝金属与母材相变温度差异不大的焊接接头,以满足实际应用需要。采用添加焊丝的方式在焊缝中引入Nb元素,焊后时效处理焊接接头,以实现调控焊缝金属相变温度,使其达到与母材相变温度相近的水平。结果表明,添加Nb丝的NiTi-SMA接头焊缝主要由B2、B19′、NbTi、Nb及（NiTi,Nb）组成;600℃时效处理后焊缝金属析出Ni4Ti3;通过"Nb元素调控+600℃时效处理",使母材和焊缝的M-A相变温度趋于一致。
【文章来源】：功能材料. 2020,51(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
焊接方法示意图
NiTi/Nb/NiTi接头横截面的宏观形貌,如图2所示,接头近似对称,由NiTi-SMA母材-焊缝-NiTi-SMA母材组成。Nb熔点(2468 ℃)较形状记忆合金NiTi母材(1 310 ℃)高,因此,部分Nb丝未完全熔化;同时,焊缝呈“碗状”,如图2(a)所示。熔合线附近晶粒呈柱状晶,受夹具及背部垫板快速散热的作用,熔合线固液界面过冷度大,液态金属凝固速度快,故易形成垂直于熔合线的柱状晶。焊缝中引入Nb元素,导致含Nb低熔点共晶易聚集于NiTi相界,形成低熔点液相层,减缓NiTi-SMA晶粒生长速率,获得细小的等轴晶[4,15]。此外,焊缝出现岛状的宏观偏析,如图2(b)所示。分析认为,Nb元素加入后,焊缝金属与NiTi-SMA母材熔点产生较大差异造成的[4,15]。图2(c)中a、b点EDS结果如表2所示。其中,点a处元素成分为Ti:48.57%、Ni:48.40%、Nb:3.03%,该区域的Ni、Ti原子比为1.00∶1.00;点b处元素成分为Ti:48.13%、Ni:48.41%、Nb:3.46%,该区域的Ni、Ti原子比为1.006∶1.00,两点处Ni、Ti原子比相近。而NiTi-SMA母材原子成分比为Ti:49.7%、Ni:50.3%,母材的Ni、Ti原子比为1.01∶1.00,可以看出焊缝中Ni、Ti原子比与母材差异不大。在一定程度上增大了焊缝组织Ti原子含量。表2 图2(c)中各点EDS结果(原子比,%)Table 2 EDS results of point marked in Fig.2(c)(at. %) 位置 Ti Ni Nb a 48.57 48.40 3.03 b 48.17 48.37 3.46
焊缝中心位置的XRD测试结果如图3所示,结果表明,焊缝金属主要有B2、B19′和NbTi组成,B19′相出现与焊缝Ti原子相对含量增大有关,Ti原子含量增大可提升Ms相变温度点。然而,NbTi的形成将消耗基体中Ti原子,导致焊缝金属基体中的Ti含量降低,降低基体NiTi相中Ti/Ni原子比[2,5]。2.2 Nb对焊缝M-A相变温度的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲宽度对超薄TiNi/不锈钢激光焊接头TiNi侧界面的影响[J]. 陈玉华,孙松伟,周兴汶,于洋洋. 稀有金属材料与工程. 2019(06)
[2]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)
[3]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)
[4]激光焊接参数对TiNi合金相变温度的影响[J]. 杨成功,单际国,温鹏,任家烈. 金属学报. 2011(10)
[5]预置填充稀土激光焊接对TiNi形状记忆合金功能性的影响[J]. 王蔚,陈俐,赵兴科,黄继华,李宏光,董兴文. 稀有金属材料与工程. 2008(10)
[6]Fe和Nb对TiNi形状记忆合金环双程记忆效应的影响[J]. 颜莹,金伟,曹名洲. 航空材料学报. 2008(03)
硕士论文
[1]Nb的添加对TiNi激光焊接头组织及性能的影响[D]. 孙松伟.南昌航空大学 2019
本文编号：3469764
【文章来源】：功能材料. 2020,51(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
焊接方法示意图
NiTi/Nb/NiTi接头横截面的宏观形貌,如图2所示,接头近似对称,由NiTi-SMA母材-焊缝-NiTi-SMA母材组成。Nb熔点(2468 ℃)较形状记忆合金NiTi母材(1 310 ℃)高,因此,部分Nb丝未完全熔化;同时,焊缝呈“碗状”,如图2(a)所示。熔合线附近晶粒呈柱状晶,受夹具及背部垫板快速散热的作用,熔合线固液界面过冷度大,液态金属凝固速度快,故易形成垂直于熔合线的柱状晶。焊缝中引入Nb元素,导致含Nb低熔点共晶易聚集于NiTi相界,形成低熔点液相层,减缓NiTi-SMA晶粒生长速率,获得细小的等轴晶[4,15]。此外,焊缝出现岛状的宏观偏析,如图2(b)所示。分析认为,Nb元素加入后,焊缝金属与NiTi-SMA母材熔点产生较大差异造成的[4,15]。图2(c)中a、b点EDS结果如表2所示。其中,点a处元素成分为Ti:48.57%、Ni:48.40%、Nb:3.03%,该区域的Ni、Ti原子比为1.00∶1.00;点b处元素成分为Ti:48.13%、Ni:48.41%、Nb:3.46%,该区域的Ni、Ti原子比为1.006∶1.00,两点处Ni、Ti原子比相近。而NiTi-SMA母材原子成分比为Ti:49.7%、Ni:50.3%,母材的Ni、Ti原子比为1.01∶1.00,可以看出焊缝中Ni、Ti原子比与母材差异不大。在一定程度上增大了焊缝组织Ti原子含量。表2 图2(c)中各点EDS结果(原子比,%)Table 2 EDS results of point marked in Fig.2(c)(at. %) 位置 Ti Ni Nb a 48.57 48.40 3.03 b 48.17 48.37 3.46
焊缝中心位置的XRD测试结果如图3所示,结果表明,焊缝金属主要有B2、B19′和NbTi组成,B19′相出现与焊缝Ti原子相对含量增大有关,Ti原子含量增大可提升Ms相变温度点。然而,NbTi的形成将消耗基体中Ti原子,导致焊缝金属基体中的Ti含量降低,降低基体NiTi相中Ti/Ni原子比[2,5]。2.2 Nb对焊缝M-A相变温度的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲宽度对超薄TiNi/不锈钢激光焊接头TiNi侧界面的影响[J]. 陈玉华,孙松伟,周兴汶,于洋洋. 稀有金属材料与工程. 2019(06)
[2]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)
[3]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)
[4]激光焊接参数对TiNi合金相变温度的影响[J]. 杨成功,单际国,温鹏,任家烈. 金属学报. 2011(10)
[5]预置填充稀土激光焊接对TiNi形状记忆合金功能性的影响[J]. 王蔚,陈俐,赵兴科,黄继华,李宏光,董兴文. 稀有金属材料与工程. 2008(10)
[6]Fe和Nb对TiNi形状记忆合金环双程记忆效应的影响[J]. 颜莹,金伟,曹名洲. 航空材料学报. 2008(03)
硕士论文
[1]Nb的添加对TiNi激光焊接头组织及性能的影响[D]. 孙松伟.南昌航空大学 2019
本文编号：3469764
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