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1、第27卷第12期焊接学报Vol.27No.122006年12月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONDecember2006形状记忆合金等离子束流的焊接11122徐越兰,成志富,范晓龙,储成林,王世栋(1.南京理工大学材料系,南京210094;2.东南大学材料学院,南京210006)摘要:采用高能密度等离子束流对TiNi形状记忆合金板材进行焊接性研究。部分设计并建立了高能密度等离子束流试验装置系统。确定了参数之间的关系以及合适的参数调节范围。进而总结出可供工程应用的工艺参数范围。分别对焊接接头各部分微观组织特点、组织结构、记忆
2、性能、抗拉强度进行了研究。研究发现,焊缝组织晶粒粗大,有新相Ni3Ti和Ti2Ni的析出;焊接热影响区窄;焊接接头的形状恢复率是母材的9318%;母材抗拉强度为1205MPa,经500℃保温1h热处理,焊接接头抗拉强度达750MPa,是母材抗拉强度的6212%,断裂部位在焊缝中心。关键词:形状记忆合金;等离子束流;热处理徐越兰中图分类号:TG442文献标识码:A文章编号:0253-360X(2006)12-089-040序言为:45mm×10mm×2mm。焊前先除油,然后用砂纸对材料进行机械清理,TiNi形状记忆合金是近几十年发展起来的一种再将母材置于氢氟酸、硝酸和水
3、的混和溶液中浸泡新型功能材料,形状记忆材料的连接除了要求没有10min,去除表面的氧化膜,最后在250℃的温度下缺陷和具有一定的力学性能外,还必须要求连接后保温15min,以达到去氢的目的。接头保持形状记忆效果。因此其对连接技术的要求112试验条件及设备更高,连接方法亦受到一定的限制。对TiNi合金采试验采用美国产WC-100B“飞马特”逆变等离用电阻焊、钎焊、扩散焊、摩擦焊、电子束焊、激光焊、子焊接系统,该焊接系统由等离子焊枪、即时显示电钨极氩弧焊等已见报道[1～7],并取得了许多极有价源、等离子发生器、WC-100B控制台和水箱组成;值的研究成果。但采用等离子高能
4、密度焊的方法进可以精确实现x,y,z三维的运动和对速度的无级行连接的文章尚未见报道。调节控制的步进机构;自行设计的正面保护托罩及背面工装夹具;热处理设备采用真空热处理炉。试采用等离子高能密度焊的方法对TiNi合金进验采用直流正接,采用氩气作为离子气和保护气。行焊接性研究有其自身的优势:高度集中的高温电组织性能检测设备采用日本OLYMPUS金相显弧可以迅速使接头处熔化达到连接目的;连接时间微镜;美国FEI公司QUANTA-200型X射线能谱成短、受热面积小,可最小程度的减少对记忆效应的影分分析仪(EDAX);英国INSTRON3367型拉伸机;日响;不添加任何焊料,既简
5、化连接过程又不需研究焊本RIGAKU型X射线衍射仪;SHIMADZUDSC-50料对焊缝的影响;系统的开放性较其它高能密度焊型差示扫描量热计。方法灵活,可操作性强;工程实用性明显。1试验2焊接工艺TiNi合金的导热性仅仅是碳钢的39%,高度集111试验材料与焊前准备中的等离子束流熔化2mm厚TiNi板材时热量的聚试验材料为近等原子TiNi形状记忆合金,成分集非常迅速,经大量试验,采用小电流等离子束熔透为(原子分数,%)Ti5018,Ni4912,试验用材料的尺寸型焊接法,为保证焊缝的单面焊双面成形,板长收稿日期:2006-07-1950mm接头形式为Ⅰ型坡口对接,接头
6、间隙为起始90焊接学报第27卷5mm处留014mm间隙,末10mm处留012mm的间隙,下,按此间隙焊接的焊缝宽度为515mm具有良好成起始处相对较大的间隙便于等离子束流热量的穿透形。影响焊接成形的各工艺参数见表1。经正交试成形,而结尾处则利用工件内已聚集的较高热容量验对各个参数进行的研究归纳,优良焊缝成形的热结合等离子束流火焰形成焊缝。在合适的工艺参数输入与离子气流量的调节范围见图1。表1焊接工艺参数Table1Weldingparameters-1)间隙焊接电流电弧电压离子气流量焊接速度保护气流量Q1P(L·minδPmmIPAUPVQP(L·min-1)vP(c
7、m·min-1)正面焊枪正面托罩背面012～014761918～20101103913208由图2可见,经焊接后的焊缝组织相变点已经发生很大的变化。这说明焊后的组织状态已偏离了材料的原始状态。图1优质成形的热输入与离子气流量的区域Fig.1Regionofheatinputandplasmagasfluxofgoodappearance图3500℃热处理焊缝相变温度变化曲线3试验结果及讨论Fig.3Changecurveofweldphasetransformation311相变点测试temperatureafterheattreatmentin50
