形状记忆合金、粉末冶金合金的钎焊.doc

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1、形状记忆合金、粉末冶金合金的钎焊形状记忆合金作为一种新型功能材料为人们所认识，已经成为一个独立的学科分支，始于1963年。当时美国海军试验室的一个研究小组，一次偶然的情况下发现了，因为Ti-Ni合金工件温度的不同，敲击时发出的声音明显有所不同，说明其声阻尼性能与温度相关。通过进一步研究，发现近等原子比的Ti-Ni合金有着良好的形状记忆效应，大约到1975年左右，相继开发出具有形状记忆效应的合金达20多种。后来在一些铁基合金、尤其是FemnSi基合金和不锈钢中也发现了形状记忆效应，有些很快在工业界获得了应用。研究发现，凡是完全具有形状记忆效应的合金都具有相变伪弹性效应，有的合金可以

2、实现双程形状记忆效应，有的可以实现全方位形状记忆效应，还发现Ti-Ni合金等在相变过程中存在着中间相，利用中间相变的可逆性，不仅大大地缩小温度滞后，且大幅度地改善了材料的疲劳寿命和记忆效应的稳定性。双程形状的记忆效应、全方位形状记忆效应、R相变等现象的发现，为形状记忆合金的应用开拓了更广阔的前景。目前形状记忆合金应用几乎涉及所有工业领域，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电及日常生活用品等。其中TiNi形状记忆合金是所以合金中记忆性能最好、最稳定、发展最早、研究得最全面且应用最广的合金，这与其具有良好的物理性能、优异的力学性能、良好的形状记忆性能及特有的生物相

3、容性能是分不开的。对Ti-Ni形状记忆合金的钎焊工艺已开展了一些研究工作，方法主要有软钎焊、炉中钎焊、红外线钎焊、电阻钎焊及激光钎焊等。Ti-Ni形状记忆合金的软钎焊适用于在惰性气氛条件下，连接Ti-Ni合金或Ti-Ni合金与其他金属的软钎焊方法是：首先采用一种以乙醇胺为载体、氟化物为去膜成分、另外至少含两种金属氯化物的钎剂去除Ti-Ni合金表面的氧化膜，同时钎剂中的金属在母材表面形成一层熔敷金属膜防止母材再次被氧化；然后在二连接工件之间加入一种钎料，熔融的钎料与母材表面熔敷的金属膜作用形成接头。Ti-Ni形状记忆合金的炉中钎焊渡边健彦等人研制了能在大气中钎焊Ti-Ni形状记忆合

4、金的钎料和钎剂，但未研究钎焊接头的形状记忆特性。钎焊的Ti-Ni合金成分为：ω（Ni）=55.75%，ω（Si）=0.011%，ω（Mg）=0.028%，ω（O）=0.117%，ω（N）=0.002%，余Ti。以BAg-7钎料与基础研制的钎料成分为（质量分数，%）：Ag59，Cu23，Zn15，Sn1，Ni2。研制的钎剂成分为（质量分数，%）：AgCl25，KF25，LiCl50，该钎剂能使银钎料在Ti-Ni形状记忆合金上很好地湿润。钎焊分两步进行。第一步为预熔敷钎料，将研制的钎料及钎剂置于连接部分，使钎料熔化后熔敷在连接部位；第二步为连接，在熔敷钎料层的连接部位涂上通用的银钎料

5、用钎剂，然后将需要连接的部件装配在一起，并压上100g重物，在炉中进行钎焊。Ti-Ni形状记忆合金的红外线钎焊日本大阪大学的研究者们采用Ag-Cu共晶钎料BAg-8（BAg72Cu）、添加ω（Ni）=0.5%~3%的Ni的BAg-8钎料实现了Ti-Ni合金与SUS304不锈钢的钎焊连接。在红外线加热炉中于氩气保护气氛中进行钎焊，并施加0.5MPa的压力。结果表明，采用BAg-8钎料钎焊时，采取较低的温度或短的保温时间钎焊，在接合面上可形成均匀的反应层，接合强度为200~250MPa，最高强度可达275MPa，断裂均发生在钎料与焊接件界面上所形成的Fe-Ti系统化合物附近；采用加N

6、i的钎料钎焊时，能抑制Fe和Ti的溶解故而不形成的Ni3Ti层和NiTi层，因为不形成Fe-Ti系化合物，所以接头最高断裂强度可提高到400MPa左右。YangT.Y.等以25μm和50μm厚的纯铜箔为钎料对Ti50Ni50（摩尔分数，%）形状记忆合金进行了红外线钎焊试验。钎焊在氩气保护气氛的红外炉中进行。采用弯曲试验测定钎焊接头的形状记忆效应。弯曲试样加工成约20mm×5mm×0.5mm是试板，在77k（液氮）温度下弯至θi角，随后加热到不同温度（最高130℃），θi恢复至θf，则形状记忆恢复率为（θi—θf）/θi。以纯铜为钎料，在1150℃下钎焊Ti50Ni50合金，接头组

7、织由富Cu相、CuNiTi相和Ti（Ni，Cu）相三相组合。其中的富Cu相在钎焊保温的最初10s快速消耗，随后接头中为CuNiTi相和Ti（Ni，Cu）相的共晶混合物。延长钎焊保温时间，接头中CuNiTi相减少，Ti（Ni，Cu）相增加，CuNiTi相的存在破坏接头的形状记忆效应，而Ti（Ni，Cu）相即使含有大量的Cu，仍保持有形状记忆的特性，因此延长钎焊保温时间可改善接头的形状记忆效应。Ti-Ni形状记忆合金的电阻钎焊薛松柏采用Cu-Ni薄带钎料对TI-Ni形状记忆合金的电阻