TiNi合金-不銹鋼異種材料激光微焊接接頭組織性能研究.pdf

1、本文在對TiNi合金/不銹鋼異種材料激光微焊接接頭裂紋敏感性和形成機理進行深入分析的基礎(chǔ)上，以純鎳絲為填充材料、采用微型脈沖激光實現(xiàn)了0.2mm厚度的TiNi合金/不銹鋼異種材料的對接焊。研究了工藝參數(shù)對焊縫成形、接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，分析了接頭熔合區(qū)的界面結(jié)構(gòu)、元素分布，探討了接頭的斷裂機制，測試了接頭在三種不同濃度及不同pH溶液中的耐蝕性。研究結(jié)果表明：
　　TiNi合金/不銹鋼直接對接焊時，由于極易生成脆性金屬間

2、化合物導(dǎo)致接頭裂紋傾向很大、無法實現(xiàn)兩者的良好焊接。以純Ni絲為填充材料，采用TiNi合金/純鎳絲/不銹鋼的接頭設(shè)計方式，在適合的工藝參數(shù)下可抑制焊縫形成 Fe-Ti系脆性金屬間化合物，控制焊縫裂紋的產(chǎn)生，獲得良好焊縫成形。但隨著脈沖頻率的增加，焊縫熱輸入增大，接頭裂紋敏感性增加。
　　TiNi合金/純鎳絲/不銹鋼接頭中，焊縫區(qū)組織成分分布極不均勻。焊縫中心晶粒呈外延連續(xù)生長的特征。連續(xù)生長的枝晶可以跨越幾個脈沖激光形成的魚鱗紋，

3、長度可以達到約200μm。枝晶垂直于熔合線生長并隨著焊接熱輸入的增加有長大的趨勢。不銹鋼側(cè)接頭存在一個極小的熱影響區(qū)，熱影響區(qū)晶粒由細小的等軸晶組成；TiNi合金側(cè)接頭，未見明顯的熱影響區(qū)。在不銹鋼母材與焊縫的熔合界面，枝晶沿著不銹鋼母材的熔合線生長，在樹枝晶間有二次晶軸；在TiNi合金與焊縫的熔合區(qū)，焊縫形貌較復(fù)雜，有一層寬度約為5μm的過渡層將焊縫與母材隔開。因為焊縫中大量鎳的引入，焊縫中其他合金元素含量大大降低，不銹鋼中的合金元素

4、并沒有進入TiNi母材；TiNi合金中的Ti也并未進入不銹鋼母材。增大焊接熱輸入，會顯著增加TiNi合金側(cè)熔合線附近的Fe元素含量，當焊接熱輸入為120J/mm時，焊縫因為接頭內(nèi)應(yīng)力及脆性化合物而在TiNi合金側(cè)形成裂紋。
　　通過正交優(yōu)化得到最佳焊接工藝為：功率為12W、脈沖寬度為4.5 ms、脈沖頻率為5HZ，此時接頭的抗拉強度達到最大為576.5MPa，斷口為解理型穿晶斷裂。繼續(xù)增大功率，會形成結(jié)晶裂紋。當脈寬小于4.5ms