薄片状tini合金激光焊研究

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1、摘要薄片状TiNi合金以其优异的形状记忆效应、超弹性、良好的生物相容性等特点，已在医疗器械、电子设备、仪器仪表等领域中得到广泛应用。在实际应用中往往需要对它进行焊接，而焊接质量好坏直接影响到它的应用。对薄片状材料进行对接焊时表面稍有气化就会出现烧穿，而微激光焊能够实现小尺寸工件的连接。本文对0.3mm厚TiNi合金薄片进行了激光对接焊试验，研究了激光功率百分比、脉冲频率、脉冲宽度等工艺参数对焊缝成形的影响及焊后退火处理与焊前退火处理再进行焊接两种加工工序对接头组织性能的影响，结果表明：薄片状TiNi合金激光对接焊时，焊接工艺参数对焊缝成形有较大影响

2、。激光功率百分比较高时，焊缝易出现烧穿，减小脉冲频率可以避免焊缝烧穿；焊缝熔深和熔宽随激光功率百分比、脉冲频率、脉冲宽度的增加而增加，其中激光功2率百分比对焊缝成形影响较大；有效峰值功率密度约高于47KW/mm时，焊接方式为匙孔深熔焊，并可获得良好的焊缝成形。采用深熔焊时，焊缝显微组织形态为中心区的等轴晶和边缘细长的柱状晶。利用正交试验极差分析知影响焊接接头抗拉载荷的主次因素是激光功率百分比、脉冲频率、脉冲宽度，并获得优质接头的最佳工艺参数为：激光功率百分比为21%，脉冲频率为4HZ，脉冲宽度为2.3ms，此条件下接头抗拉载荷达母材的97%。加工处

3、理顺序对接头组织及性能有一定的影响。焊后退火处理与焊前退火处理得到的两种焊缝马氏体和奥氏体相变温度均比退火态母材高；冷却过程中焊前退火处理的焊缝只发生奥氏体向马氏体转变而母材则在中间出现R相变；焊后退火处理改善了焊缝区组织形态与分布特征，使得接头在加热和冷却阶段都有中间R相变出现。焊前退火处理再进行焊接的接头形状恢复率仅为母材的67%，而焊后退火处理对提高焊缝延展性以及形状记忆效应效果显著，接头记忆效应达退火态母材的98.6%,焊缝边缘的柱状晶方向性减小，因此，冷轧后直接焊接再进行退火处理获得的试样接头综合性能优异。在TiNi合金实际的工程应用中，

4、应采用先焊接后退火处理的工序。关键词：TiNi合金，激光焊，焊缝成形，形状记忆效应IAbstractTiNialloyissuccessfullyappliedtomedicaldevices,electronicproductsandequipmentinstrument,etc.,duetoitsspecialshapememoryeffectandsuperelastic,aswellasoutstandingbiocompatibility.Forengineeringapplication,theweldabilityofTiNiallo

5、ythinnerproductsmighthavegreatinfluenceontheusageofthismaterial.Buttheweldcanbeburnedthroughwhenthemeterialgasifiesslightly.Microlaserweldingisagoodtechnologytoweldthinnersheet.Inthispaper,laserweldingisusedtobutt-join0.3mmthicknessTiNialloythinsheet.Andtheeffectoflaserpowerpe

6、rcentage,pulsedwidthandpulsedfrequencyontheweldshapingwasstudied.Andtheeffectoftheprocessingofannealingbeforetheweldingandpost-weldingannealingonmicrostructureandpropertiesoftheweldisresearchedcomparatively.Theresultsshowthatprocessparametershavegreatinfluenceontheweldwhenmicr

7、opulsedlaserisappliedtobutt-jointTiNialloythinsheet.Burningthroughinweldedseamiseasytooccurwhenlaserpowerpercentageishigh.Deceasingthepulsedfrequencycanavoidthematerialburningthrough.Increasinglaserpowerpercentage,pulsedwidthandpulsedfrequencycanmakethewidthandthedepthofweldin

8、gincrease,andlaserpowerpercentagehasagreatinfluenceonweldshap