CN109465532B - 一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法 - Google Patents
一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109465532B CN109465532B CN201811405907.0A CN201811405907A CN109465532B CN 109465532 B CN109465532 B CN 109465532B CN 201811405907 A CN201811405907 A CN 201811405907A CN 109465532 B CN109465532 B CN 109465532B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electron beam
- stainless steel
- shape memory
- memory alloy
- niti
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 34
- 229910002555 FeNi Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 6
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 230000007903 penetration ability Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 20
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000012781 shape memory material Substances 0.000 description 2
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 208000029078 coronary artery disease Diseases 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0006—Electron-beam welding or cutting specially adapted for particular articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0033—Preliminary treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0046—Welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
本发明涉及NiTi形状记忆合金与不锈钢的异种材料焊接领域，具体为一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法。该方法通过添加FeNi合金中间过渡层的方式，利用真空电子束焊来实现两种材料的焊接。本发明采用FeNi合金作为中间过渡层材料使焊缝区的形成一定数量的γ(Fe，Ni)奥氏体，改善接头的韧性，减少脆性相的同时显著提高焊接接头的力学性能。并且，FeNi的中间过渡层可有效抑制熔合区化学组分偏析，最大程度的保证焊接头的力学性能，经过参数优化后的电子束焊接接头室温强度可以达到340～350MPa。
Description
技术领域
本发明涉及NiTi形状记忆合金与不锈钢的异种材料焊接领域，具体为一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法。
背景技术
NiTi形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA)作为一种特殊的形状记忆材料，凭借其良好的形状记忆效应(Shape Memory Effect，简称SME)、超弹性(Pseudoelasticity)以及优异的生物相容性和高阻尼性，已经成为实用化程度最高的形状记忆材料。目前，在航天航空、原子能、机械电子、海洋开发、仪器仪表以及医疗领域等具有广阔的应用前景，被人们称之为“跨越21世纪的理想材料”。经过数十年的发展，如今对于NiTi合金的成分设计和制备工艺、各相晶体结构、热弹性马氏体相变、多孔SMA的制备等方面的研究工作已经日趋成熟。随着NiTi SMA在各个领域的广泛应用，开展NiTi SMA连接技术的研究工作显得越发迫切和重要。
不锈钢与NiTi同为常用的生物医用材料，将NiTi与不锈钢进行连接，NiTi/不锈钢的复合结构可使不锈钢高强高韧性、耐腐蚀性能与SMA的形状记忆功能和超弹性结合起来，能充分发挥两种材料性能上的优势得到优异综合性能的构件。目前，这种结构的材料拥有良好的应用前景，尤其在骨科(如：治疗关节骨折的形状记忆植入物、弓形主动记忆加压接骨器、髋骨修复术术中的形状记忆双杯等)、牙科(如：正畸牙弓丝、牙髓针、口腔正畸用拉簧和推簧)以及介入医疗(如：冠心病介入治疗、非血管支架介入治疗)等领域得到广泛的应用。
传统的熔焊工艺对NiTi与不锈钢进行焊接时，由于异种材料存在的冶金不相容性，Ti元素与不锈钢中的Fe、Cr、C元素极易形成大量的脆性金属间化合物以及焊缝周围产生的残余应力，都会导致焊件在焊接应力的作用下发生开裂。因此，设计一种能够减少焊缝区脆性相产生的工艺是当前研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，采用FeNi合金作为中间过渡层，将NiTi形状记忆合金与不锈钢进行电子束焊接，该方法解决两种材料在焊接时由于产生脆性相而导致的焊缝开裂的问题，能显著提高NiTi与304不锈钢异种材料焊接头性能。
本发明技术方案如下：
一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，该方法按照以下步骤实现：
[A]将厚度均为0.5mm～4mm的NiTi板和不锈钢板表面打磨光洁，然后分别用丙酮、酒精溶剂进行超声波清洗去除油污，烘干待用；
[B]将厚度为0.1mm～1mm、原子比为0.5～1.5的FeNi合金箔，切割成所需宽度，经过酸洗后分别用丙酮、酒精进行超声波清洗5min～20min后，烘干待用；
[C]将经过步骤B处理过的FeNi合金作为中间过渡层置于NiTi板和不锈钢板待焊件之间，组成待焊件并固定到夹具上，夹具两端施加压应力防止中间过渡层在焊接过程中脱落；
[D]将步骤C中的待焊件连同夹具一起放入电子束焊机真空室内，然后对真空室抽真空至10-2～10-3Pa后，将电子束聚焦于FeNi中间过渡层中心或偏向不锈钢一侧0～1mm进行真空电子束焊接；
[E]待程序完成后，先在真空下冷却5～15min，然后去除真空并取出工件，完成NiTi形状记忆合金与不锈钢的焊接。
所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，NiTi形状记忆合金成分为NiTi近等原子比，合金具有B2～B19'马氏体相变而获得形状记忆效应和超弹性，其性能指标如下：室温下屈服强度达到340～360MPa，抗拉强度达到800～830MPa。
所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，FeNi合金箔使用时的宽度，与待焊NiTi板或不锈钢板厚度相同。
所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，步骤B中的酸洗是按照以下步骤完成的：按重量百分比计，以20％硝酸+5％氢氟酸+75％水的配比配制酸洗液，将待焊件浸没于酸洗液中3min～5min，用蒸馏水冲洗干净。
所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，夹具所施加的压应力为0.1～1MPa。
所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，选择具有穿透能力强、能量转化率高、加热冷却速度快的电子束流作为施焊热源，有效抑制析出相的产生。
所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，步骤D中电子束聚焦的位置向不锈钢一侧偏移0.2～1mm。
所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，所选用的真空电子束焊接参数范围如下：
焊接速度为300mm/min～2000mm/min；
加速电压为30KV～60KV；
聚焦电流为1500mA～5000mA；
电子束电流为5mA～50mA；
工作距离为100mm～400mm。
所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，加入FeNi中间过渡层后，有效抑制熔合区化学组分偏析，使焊缝区的形成γ(Fe，Ni)奥氏体，改善接头的韧性，减少脆性相的同时提高力学性能，其性能指标如下：室温下的抗拉强度达到340～350MPa。
本发明的设计思路是：
目前已有研究采用的大多是纯金属Ni、Cu等作为中间过渡层，但是效果并不是很理想，有着焊缝区存在孔洞、强度低以及脆性相(Fe2Ti等)过多等问题。本发明通过图1的Fe-Ni-Ti三元相图，计算可以得出熔池中的化学成分处于γ(Fe，Ni)，Fe2Ti和Ni3Ti的三相区中间，如图1中圆点所示。而Fe2Ti相和Ni3Ti相的存在对于焊接头的力学性能是不利的，以此计算焊缝区化学组分的变化趋势，设计FeNi合金作为中间过渡层来实现NiTi与不锈钢的焊接。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明加入FeNi中间过渡层后，可以使焊缝区的形成一定数量的γ(Fe，Ni)奥氏体，改善接头的韧性，减少脆性相的同时提高力学性能。
2、本发明FeNi的中间过渡层能有效抑制熔合区化学组分偏析。
3、本发明真空电子束焊接具有穿透力强、能量转化率高、加热冷却速度快等优势，可以有效抑制析出相的析出，还能克服大气中氧、氢元素对焊接头性能的影响。
4、本发明制备的NiTi形状记忆合金与不锈钢焊接头成型良好，室温抗拉强度能达到340～350MPa。
附图说明
图1为Fe-Ni-Ti三元相图。
图2为NiTi一侧与熔池界面处显微组织形貌。
图3为不锈钢一侧与熔池界面处显微组织形貌。
图4为添加FeNi合金中间过渡层的焊缝处EDS元素分布图。其中，(a)Fe元素，(b)Ti元素，(c)Ni元素，(d)Cr元素。
图5为未添加中间过渡层的焊缝处EDS元素分布图。其中，(a)Fe元素，(b)Ti元素，(c)Ni元素，(d)Cr元素。
图6为添加FeNi中间过渡层焊缝的显微硬度分布图。
图7为两种焊缝的室温应力应变曲线。
图8为未添加中间过渡层焊缝处的XRD物相分析图。图中，横坐标Degree为衍射角2θ(°)，纵坐标Intensity为强度(a.u.)。
图9为添加FeNi中间过渡层焊缝处XRD物相分析图。图中，横坐标Degree为衍射角2θ(°)，纵坐标Intensity为强度(a.u.)。
具体实施方式
在具体实施过程中，传统的熔焊工艺对NiTi与不锈钢进行焊接时，由于异种材料存在的冶金不相容性，Ti元素与不锈钢中的Fe，Cr，C元素极易形成大量的脆性金属间化合物以及焊缝周围产生的残余应力，都会导致焊件在焊接应力的作用下发生开裂。现有的有研究大多采用纯金属Ni、Cu等作为中间过渡材料，但是效果并不是很理想。而本发明采用FeNi合金作为中间过渡层材料使焊缝区的形成一定数量的γ(Fe，Ni)奥氏体，改善接头的韧性，减少脆性相的同时显著提高焊接接头的力学性能。
本发明中，实验材料为近等原子比的NiTi合金，其中Ni与Ti的原子比为50.8:49.2；不锈钢选用304奥氏体不锈钢，成分按质量百分比计，铬：18.01％，镍：8.06％，锰：1.01％，硅：0.62％，碳：0.039％，余量为铁。
下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中，首先将厚度均为1.6mm的NiTi板和不锈钢板表面打磨光洁，然后分别用丙酮、酒精溶剂进行超声波清洗去除油污，烘干待用。将厚度为0.3mm、等原子比的FeNi合金箔，切割成1.6mm宽，经过酸洗后(按重量百分比计，以20％硝酸+5％氢氟酸+75％水的配比配制酸洗液)，分别用丙酮、酒精进行超声波清洗20min后，烘干待用。将处理过的FeNi合金作为中间过渡层置于NiTi板和不锈钢板待焊件之间，组成待焊件并固定到夹具上。夹具两端施加0.2MPa的压应力防止中间过渡层在焊接过程中脱落。将待焊件连同夹具一起放入电子束焊机真空室内，然后对真空室抽真空至10-2～10-3Pa后，将电子束聚焦于FeNi中间过渡层中心进行真空电子束焊接。选择具有穿透能力强、能量转化率高、加热冷却速度快的电子束流作为施焊热源，有效抑制析出相的产生。焊接参数如下：焊接速度为1000mm/min，加速电压为60KV，聚焦电流为2325mA，电子束电流为13mA，工作距离为260mm。待程序完成后，先在真空下冷却10min，然后去除真空并取出工件，完成NiTi形状记忆合金与不锈钢的焊接。
本实施例中，焊缝强度可以达到350MPa，焊缝的显微组织形貌由图2和图3给出，显微硬度分布图由图6给出。图2左侧为NiTi母材，可以看出母材与熔池的界面处产生少量的胞状晶，而熔池内组织大部分由树枝晶组成。图3右侧为不锈钢，可以看出熔池内几乎全部由树枝晶组成。图6的显微硬度分布图可已看出，焊缝区的硬度明显高于两侧母材的硬度，硬度值最高可达到750HV左右。
实施例2
与实施例1不同之处在于：
1)夹具两端施加的压应力值为0.1MPa。
2)所选用的FeNi合金中间过渡层成分为Fe：45at.％Ni:55at.％。
3)将电子束聚焦于FeNi中间过渡层偏向不锈钢一侧0.2mm(这是为了弥补两种母材直接焊接时，由于热物性不同而带来的差异)，进行真空电子束焊接。焊接参数如下：焊接速度为800mm/min，加速电压为40KV，聚焦电流为2325mA，电子束电流为15mA，工作距离为150mm。待程序完成后，先在真空下冷却10min，然后去除真空并取出工件，完成NiTi形状记忆合金与不锈钢的焊接。
本实施例中，焊缝强度可达到343MPa。
对比例
本对比例中，与上述实施例的不同之处在于，未添加FeNi中间过渡层。由图4和图5可以看出，添加FeNi合金中间过渡层的熔池中的成分偏析得到明显的改善。同时，由图7两种焊缝的应力应变曲线能看出，添加中间过渡层使焊缝强度提高近200MPa。由图8和图9的X射线衍射结果可以看出，添加中间过渡层后焊缝中Fe2Ti有所减少，γ(Fe，Ni)相增多。
实施例和比较例结果表明，本发明方法通过添加FeNi合金中间过渡层的方式，利用真空电子束焊来实现两种材料的焊接。并且，FeNi的中间过渡层可有效抑制熔合区化学组分偏析，最大程度的保证焊接头的力学性能，经过参数优化后的电子束焊接接头室温强度可以达到340～350MPa。
Claims (9)
1.一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，其特征在于，该方法按照以下步骤实现：
[A]将厚度均为0.5mm～4mm的NiTi板和不锈钢板表面打磨光洁，然后分别用丙酮、酒精溶剂进行超声波清洗去除油污，烘干待用；
[B]将厚度为0.1mm～1mm、原子比为0.5～1.5的FeNi合金箔，切割成所需宽度，经过酸洗后分别用丙酮、酒精进行超声波清洗5min～20min后，烘干待用；
[C]将经过步骤B处理过的FeNi合金作为中间过渡层置于NiTi板和不锈钢板待焊件之间，组成待焊件并固定到夹具上，夹具两端施加压应力防止中间过渡层在焊接过程中脱落；
[D]将步骤C中的待焊件连同夹具一起放入电子束焊机真空室内，然后对真空室抽真空至10-2～10-3Pa后，将电子束聚焦于FeNi中间过渡层中心或偏向不锈钢一侧0～1mm进行真空电子束焊接；
[E]待程序完成后，先在真空下冷却5～15min，然后去除真空并取出工件，完成NiTi形状记忆合金与不锈钢的焊接。
2.根据权利要求1所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，其特征在于，NiTi形状记忆合金成分为NiTi近等原子比，合金具有B2～B19'马氏体相变而获得形状记忆效应和超弹性，其性能指标如下：室温下屈服强度达到340～360MPa，抗拉强度达到800～830MPa。
3.根据权利要求1所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，其特征在于，FeNi合金箔使用时的宽度，与待焊NiTi板或不锈钢板厚度相同。
4.根据权利要求1所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，其特征在于，步骤B中的酸洗是按照以下步骤完成的：按重量百分比计，以20％硝酸+5％氢氟酸+75％水的配比配制酸洗液，将待焊件浸没于酸洗液中3min～5min，用蒸馏水冲洗干净。
5.根据权利要求1所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，其特征在于，夹具所施加的压应力为0.1～1MPa。
6.根据权利要求1所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，其特征在于，选择具有穿透能力强、能量转化率高、加热冷却速度快的电子束流作为施焊热源，有效抑制析出相的产生。
7.根据权利要求1所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，其特征在于，步骤D中电子束聚焦的位置向不锈钢一侧偏移0.2～1mm。
8.根据权利要求1所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，其特征在于，所选用的真空电子束焊接参数范围如下：
焊接速度为300mm/min～2000mm/min；
加速电压为30KV～60KV；
聚焦电流为1500mA～5000mA；
电子束电流为5mA～50mA；
工作距离为100mm～400mm。
9.根据权利要求1所述的NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法，其特征在于，加入FeNi中间过渡层后，有效抑制熔合区化学组分偏析，使焊缝区的形成γ(Fe，Ni)奥氏体，改善接头的韧性，减少脆性相的同时提高力学性能，其性能指标如下：室温下的抗拉强度达到340～350MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811405907.0A CN109465532B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811405907.0A CN109465532B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109465532A CN109465532A (zh) | 2019-03-15 |
| CN109465532B true CN109465532B (zh) | 2020-09-18 |
Family
ID=65674087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811405907.0A Active CN109465532B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109465532B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114473168B (zh) * | 2020-10-27 | 2024-05-17 | 中国科学院金属研究所 | 一种大尺寸NiTi形状记忆合金与不锈钢构件的焊接方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6250092A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 形状記憶合金の溶接法 |
| JPH07178539A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-18 | Tokin Corp | 接合可能な形状記憶部材 |
| CN101362253A (zh) * | 2008-09-12 | 2009-02-11 | 北京工业大学 | TiNi形状记忆合金与不锈钢瞬间液相扩散焊连接方法 |
| CN101428371A (zh) * | 2008-12-05 | 2009-05-13 | 南昌航空大学 | 一种TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料的连接方法 |
| CN102152017A (zh) * | 2011-02-14 | 2011-08-17 | 吉林大学 | 一种TiNi形状记忆合金与奥氏体不锈钢异种材料连接方法 |
| CN103358013A (zh) * | 2012-04-05 | 2013-10-23 | 中国科学院金属研究所 | 一种Ti-Ni基形状记忆合金真空电子束连接技术 |
| CN107414279A (zh) * | 2017-09-19 | 2017-12-01 | 南昌航空大学 | 一种用于厚板TiNi合金与钛合金异种材料的连接方法 |
-
2018
- 2018-11-22 CN CN201811405907.0A patent/CN109465532B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6250092A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 形状記憶合金の溶接法 |
| JPH07178539A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-18 | Tokin Corp | 接合可能な形状記憶部材 |
| CN101362253A (zh) * | 2008-09-12 | 2009-02-11 | 北京工业大学 | TiNi形状记忆合金与不锈钢瞬间液相扩散焊连接方法 |
| CN101428371A (zh) * | 2008-12-05 | 2009-05-13 | 南昌航空大学 | 一种TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料的连接方法 |
| CN102152017A (zh) * | 2011-02-14 | 2011-08-17 | 吉林大学 | 一种TiNi形状记忆合金与奥氏体不锈钢异种材料连接方法 |
| CN103358013A (zh) * | 2012-04-05 | 2013-10-23 | 中国科学院金属研究所 | 一种Ti-Ni基形状记忆合金真空电子束连接技术 |
| CN107414279A (zh) * | 2017-09-19 | 2017-12-01 | 南昌航空大学 | 一种用于厚板TiNi合金与钛合金异种材料的连接方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| TiNi形状记忆合金与不锈钢焊接接头性能比较;李明高等;《焊接》;20050325(第03期);第17-20页 * |
| 医用封堵器中形状记忆合金与不锈钢的焊接(英文);吕世雄等;《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》;20130115(第01期);第156-159页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109465532A (zh) | 2019-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Effects of post-weld heat treatment on the microstructure and mechanical properties of laser-welded NiTi/304SS joint with Ni filler | |
| US6875949B2 (en) | Method of welding titanium and titanium based alloys to ferrous metals | |
| EP2508290B1 (en) | Butt welded joint and method for manufacturing same | |
| CN101328567B (zh) | 高温钛合金焊后双重电子束局部热处理方法 | |
| CN106425100B (zh) | 基于过渡层控制的双侧激光钛钢复合板全焊透焊接方法 | |
| CN109014471A (zh) | 一种钛合金-不锈钢的熔化极惰性气体保护电弧钎焊工艺 | |
| CN107649798A (zh) | 25Cr2Ni4MoV钢用金属型药芯焊丝及制备方法 | |
| CN104759788B (zh) | 0Cr13Ni5Mo钢用金属型药芯焊丝及其制备方法 | |
| CN109317860A (zh) | 25CrNiMoV合金钢用金属型药芯焊丝及制备方法 | |
| CN111560538A (zh) | 一种五元系损伤容限中强钛合金 | |
| CN109465532B (zh) | 一种NiTi形状记忆合金与不锈钢电子束焊接方法 | |
| CN110293287B (zh) | 一种超高强度沉淀硬化不锈钢的焊接工艺 | |
| CN114654128B (zh) | 一种tc4钛合金金属粉芯药芯焊带及其制备方法 | |
| Mirshekari et al. | Effect of post weld heat treatment on mechanical and corrosion behaviors of NiTi and stainless steel laser-welded wires | |
| Cui et al. | Effect of nitrogen content on the microstructure and properties of the laser-arc hybrid welding joint of high nitrogen steel | |
| CN102259241A (zh) | 一种低活化马氏体钢熔化焊用填充焊丝及使用方法 | |
| CN101913022A (zh) | 一种电子束焊接ta15钛合金与铬青铜异种材料的方法 | |
| CN104722919B (zh) | 一种超薄NiTiNb宽滞形状记忆合金与钛合金异种材料连接方法 | |
| CN105018925A (zh) | 激光重熔技术表面改性医用β钛合金的方法 | |
| CN102229019A (zh) | 一种适合TiAl基合金材料与钛合金的氩弧焊方法 | |
| CN114473168B (zh) | 一种大尺寸NiTi形状记忆合金与不锈钢构件的焊接方法 | |
| CN113510340B (zh) | 马氏体沉淀硬化不锈钢材料的焊接及焊后热处理工艺方法 | |
| Bhaduri et al. | Optimised post-weld heat treatment procedures and heat input for welding 17–4PH stainless steel | |
| CN104668813B (zh) | 17-4ph沉淀硬化不锈钢用药芯焊丝及其制备方法 | |
| Strakosova et al. | Heat Treatment of High-Strength 3D-Printed Maraging Steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |