脉冲宽度对超薄TiNi/不锈钢激光焊接头TiNi侧界面的影响

添加Ni做为填充材料是抑制TiNi/不锈钢异种材料激光焊接头裂纹从而实现其良好连接的方法之一,但填充金属Ni与母材TiNi合金的成分差异会形成界面区,焊接热输入对界面区的组织形貌有很大的影响,进而会影响整个接头的力学行为。本文在厚度为0.2mm的TiNi合金/321不锈钢异种材料激光微焊接时,预置Ni做为填充材料,获得了TiNi合金/Ni/321不锈钢激光焊接头,研究了激光脉冲宽度对焊接接头TiNi侧界面的影响。结果表明,不同脉冲宽度下,TiNi合金侧界面区均由宽度不等的TiNi共晶层和TiNi₃金属间化合物层组成;随着脉冲宽度的增加,TiNi共晶层平均宽度逐渐减小,TiNi₃金属间化合物层平均宽度逐渐增加;界面区显微硬度随脉冲宽度的增加逐渐升高。TiNi母材熔化量和Marangoni流动的改变是影响接头该侧界面区宽度及显微硬度的主要原因。     

TiNi合金/不锈钢异种材料微激光焊缝组织性能

采用纯Ni丝作为填充材料,以低功率脉冲激光作为热源实现了厚0.2 mm的超薄片状TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料的良好连接,通过正交试验以获得最大接头抗拉强度为目标对工艺参数进行了优化,研究脉冲功率百分比、脉冲宽度等工艺参数对焊缝成形的影响,并对接头做了拉伸试验。结果表明:当脉冲功率百分比为15%、脉冲宽度4 ms、脉冲频率6 Hz时,接头能够获得570 MPa的最大抗拉强度,达到TiNi形状记忆合金母材强度的70%,不锈钢母材的90%;脉冲功率百分比主要影响焊缝熔深,脉冲宽度主要影响焊缝熔宽;焊缝区组织、强度分布不均匀,在TiNi合金侧发生断裂。     

激光能量偏移对304/C-276异质焊缝元素分布和力学性能的影响

采用脉冲激光实现304不锈钢与C-276合金异种材料的焊接成形,利用几何方法计算不同激光能量偏移量条件下C-276在焊缝中的熔化比例,借助电子探针对焊缝主要元素进行宏观分析,获得C-276熔化比例与焊缝Fe、Ni两大元素在焊缝处的分布关系,并检测不同激光能量偏移条件下焊缝的力学性能。结果表明:304/C-276各异质焊缝化学元素分布均匀,且过渡区较窄,激光能量偏移量对异质焊缝元素含量影响较为显著,随着激光能量偏移量的增加,焊缝中Ni、Mo和W元素逐渐增多,Fe元素逐渐减少,Cr元素变化不大;C-276熔化比例与焊缝中Fe和Ni元素分布满足杠杆原理;304/C-276各异质焊缝的抗拉极限强度均低于304和C-276母材的,当激光能量偏向C-276母材+0.2~+0.3 mm时,焊缝抗拉极限强度达到最佳状态。     

TiNi形状记忆合金与不锈钢的瞬时液相扩散焊

采用AgCu金属箔作中间过渡层,对TiNi形状记忆合金与不锈钢进行了瞬时液相扩散焊,分析了接头的显微组织、元素分布和物相组成等,研究了接头的抗剪强度和断裂方式。结果表明:接头界面区由TiNi侧过渡区,中间区,不锈钢侧过渡区组成,主要相分别为Ti(Cu,Ni,Fe),AgCu,TiFe等。连接温度为860℃,保温时间为60min,连接压力为0.05MPa时,接头最大抗剪强度为239MPa。断裂发生在TiNi母材和AgCu中间层扩散界面上,断口为混合断裂形貌。通过中间层等温凝固过程动力学模型,结合界面形貌和元素扩散分析,认为TiNiSMA与不锈钢异种材料瞬时液相扩散焊过程存在明显的非对称性。     

304不锈钢激光深熔焊元素蒸发及焊缝合金含量变化

通过模拟和试验的方法对激光深熔焊304不锈钢焊缝合金成分变化进行了研究. 利用电子探针X射线显微分析对母材及焊缝中的Fe,Cr,Mn,Ni元素含量进行分析. 基于对焊接熔池温度场和流场的计算,建立了深熔激光焊元素蒸发和焊缝合金含量变化的模型. 结果表明,深熔激光焊元素蒸发主要发生在小孔及熔池表面,其中小孔内金属蒸发强烈,而小孔外的熔池表面蒸发量较小. 与母材相比,焊缝中Mn,Cr元素含量减少,而Ni,Fe元素含量增加. 焊缝合金含量变化随焊接功率增大而减小,但对于焊接速度的改变不敏感. 计算结果与试验检测结果吻合良好.     

LED集鱼灯焊接结构设计和焊接接头性能研究

以实际产品LED集鱼灯为例,对其焊接结构进行了设计,令316L奥氏体不锈钢板包覆铝合金,从而巧妙地避开了铝合金和316L不锈钢异种材料的焊接,实现了不锈钢与不锈钢之间的焊接。并对集鱼灯进行脉冲MAG焊接,对其焊接接头的焊缝成形、微观组织和耐海水腐蚀性能进行了研究。结果表明,焊缝组织为奥氏体和铁素体双相组织,焊缝与316L母材的元素含量基本一致,焊缝的腐蚀速率为0.22 mm/a,母材的腐蚀速率为0.19 mm/a,焊缝耐海水腐蚀性能比母材稍差。     

Nb-1Zr合金与304不锈钢熔钎焊的接头特性

采用电子束热源对Nb-1Zr合金与304不锈钢异种金属接头进行了熔钎焊试验.结果表明,不锈钢焊缝与铌合金母材之间形成了双层金属间化合物,靠近铌合金母材一侧的反应层Ⅰ是由Fe2Nb构成的疏松组织,靠近不锈钢焊缝一侧的反应层Ⅱ是由Fe2Nb与FeCr组成的双相片层柱状晶组织.反应层1是接头脆化、产生裂纹的主要原因.电子束焦...     

薄片状TiNi合金激光焊试验研究

采用脉冲激光对薄片状TiNi合金进行对接焊．研究了激光焊接工艺参数对焊缝表面成形及焊缝组织的影响。结果表明,0．2mm厚TiNi合金薄片脉冲激光对接焊时易出现烧穿;激光峰值功率、脉冲宽度以及脉冲频率对焊缝成形有较大的影响。焊缝熔深和熔宽随着这三个参数的增大而增加。当激光峰值功率为1．0kW、脉冲频率和脉冲宽度分别在5-9Hz和1．5～2.3ms之间取值时,焊缝成形良好。焊缝组织由中心部位的等轴晶和边缘细小的柱状晶组成。     

K418与42CrMo异种金属激光焊接接头组织与力学性能

试验研究了额定功率为3 kW的连续波Nd:YAG激光焊接热输入对激光焊接K418与42CrMo异种金属焊缝形貌的影响.通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、硬度仪、万能试验机及X衍射对激光焊接K418与42CrMo异种金属焊缝接头组织、元素分布、相组成及接头的力学性能进行分析.结果表明,在焊接热输入恒定的条件下,高功率、高焊速的匙孔焊接比低功率、低焊速的热传导焊接更能增加焊缝熔深.通过扫描电镜在焊缝区域观察到了颗粒状物和针状物,能谱分析表明,颗粒状物Nb,Ti,Mo元素聚集,Fe,Ni元素减少;针状物Ti,Nb元素聚集.K418与42CrMo异种金属激光焊接工艺参数优化后的焊缝抗拉强度高于42CrMo母材.     

QBe2.5铍青铜与20~#钢激光点焊接头性能分析

采用低功率脉冲激光实现超薄QBe2.5铍青铜与20~#钢异种材料的激光点焊,分析工艺参数对QBe2.5/20~#钢点焊接头焊缝成形、力学性能和元素含量的影响规律以及显微组织结构。结果表明:随着焊接功率和脉冲宽度的增大,接头焊缝熔深H和熔宽B逐渐增大,且焊缝凹陷越加严重。当焊接脉冲功率为20 W、焊接脉宽为8.0 ms时,其接头抗拉强度可以达到98.36 N。接头主要由富Cu的ε相和富Fe的α相混合组成,而焊缝中Fe元素含量与焊缝总深度L成正相关,Cu元素含量与下凹深度h成反相关。焊接功率和脉宽主要通过改变实际焊缝熔深H和凹陷深度h来改变接头性能。     

医用封堵器中形状记忆合金与不锈钢的焊接

研究医用封堵器制造过程中的焊接工艺,首先利用钨极氩弧焊(TIG)将一束NiTi形状记忆合金丝焊接在一起,然后采用激光点焊将NiTi形状记忆合金丝接头与不锈钢管焊接起来.采用光学显微镜观察接头的显微结构,并利用电子探针(EPMA)研究接头中合金元素的分布.结果表明,在形状记忆合金TIG焊接头中弥散分布有TiC相,但TiC的含量在形状记忆合金与不锈钢的激光点焊焊缝处较少.在熔合线附近存在元素间的相互扩散,并且在熔合线附近产生金属间化合物Ni3Ti+(Fe,Ni)Ti.     

薄片状TiNi形状记忆合金的激光对接焊

采用低功率脉冲激光对厚度为0.2mm的TiNi形状记忆合金进行了对接焊,研究了接头的抗拉强度、断裂应变、相变过程和形状记忆效应.试验发现,低功率脉冲激光能够实现薄片状TiNi合金的良好焊接.冷轧态TiNi合金焊后接头的强度达到母材的97%,断裂应变为母材的95%,对接头进行焊后退火处理其强度有所提高,高于冷轧态母材、达到退火态母材的63.6%,断裂应变为退火态母材的82.5%.冷轧态TiNi合金焊接接头经焊后退火处理,其相变过程和退火态母材接近,形状记忆效应基本和退火态母材相同.     

TiNi形状记忆合金与不锈钢的储能焊

采用储能焊焊接TiNi形状记忆合金与不锈钢异质接头，研究了两种母材及接头的力学性能，在光学显微镜、扫描电镜及能谱仪上观察分析接头的断口形貌和微观组织。结果表明：TiNi形状记忆合金与不锈钢异质接头的抗拉强度较低并且脆。由于不锈钢与TiNi形状记忆合金熔化，在接头处形成铸态组织及脆性化合物，改变了TiNi形状记忆合金成分和组织，异质接头的记忆效应和抗拉强度受到严重影响。为了提高异质接头的性能．焊接时应尽量避免各种缺陷并将焊缝中多余熔化金属挤出。     

Friction welding of TiNi alloy to stainless steel using Ni interlayer

Abstract

Friction welding was carried out between TiNi alloy and austenitic stainless steel with and without a Ni interlayer. When TiNi alloy was welded to stainless steel without the Ni interlayer, a large amount of brittle Fe₂Ti intermetallic compound was formed at the weld interface. The formation of this brittle compound led to degradation of the joint strength. The Ni interlayer changed the microstructures at the weld interface and improved the joint strength. A fracture occurred at the interface between Ni and TiNi. The interface between Ni and TiNi was free from Fe₂Ti and consisted of mainly TiNi₃ and TiNi. After TiNi₃ was formed as the reaction layer, a eutectic reaction occurred between the TiNi₃ and TiNi base alloy. A reaction layer with a eutectic structure tends to form at the periphery, where the temperature would be higher than that of the central region.     

TiNi形状记忆合金与不锈钢激光焊接头裂纹分析及防止措施

采用激光焊对TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料进行焊接,用扫描电镜和激光共聚焦显微镜研究了TiNi合金/不锈钢接头裂纹及断口特征,分析了焊缝裂纹的形成机理,并提出了防止裂纹的措施.结果表明,裂纹多以微裂纹的形式出现于焊缝中心和TiNi合金侧熔合区.焊缝中存在大量的脆性化合物是产生裂纹的内在原因,接头受到拉伸应力是产生裂纹的必要条件,焊缝裂纹是二者共同作用的结果.通过焊接区加镍和钴中间层材料、改变激光光斑位置、焊接区施加轴向力及优化激光焊接参数的方法均能在一定程度上改善焊缝金属的裂纹敏感性,其中加金属中间层效果更为明显,加镍和钴中间层后,接头抗拉强度分别达到372和347 MPa,比未加中间层的接头的抗拉强度分别提高98.9%和85.6%.     

Microstructures and properties of capacitor discharge welded joint of TiNi shape memory alloy and stainless steel

0IntroductionTiNi SMAis a newkind of functional material used inmany fields,such as aviation and spaceflight,atomic ener-gy,ocean development,instruments and medical purpo-ses,etc.due to its special SME and superelasticity,aswell as excellent erosion resi…     

TiNi形状记忆合金片激光微焊接接头的组织性能

采用脉冲激光实现了0.2mm厚TiNi形状记忆合金的对接焊,研究了焊接接头的抗拉强度、断裂形貌、组织和相变过程。结果表明,脉冲激光能够实现薄片状TiNi形状记忆合金的良好对接焊,焊接接头的抗拉强度可达683MPa,为冷轧态母材的97%,断口形貌与母材相似,均为延性断裂。根据晶粒尺寸和显微组织的不同,接头可分为4个区。焊缝中心区为细小的等轴晶,而焊缝边缘为柱状晶组织。对焊接接头进行焊后退火处理后其相变过程与退火态TiNi形状记忆合金的接近。     

Microstructures and properties of welded joint of TiNi shape memory alloy and stainless steel

The fracture characteristics of the joint were analyzed by means of scanning electron microscope(SEM).Microstructures of the joint were examined by means of optical microscope, SEM and an image analyzer. The results show that the tensile strength of the inhomogeneous joint of TiNi shape memory alloy and stainless steel is lower than that of the homogeneous joint and a plastic field appears in the heat affected zone on the side of TiNi shape memory alloy. Because TiNi shape memory alloy and stainless steel melted, a brittle as-cast structure was formed in the weld. The tensile strength and the shape memory effect of the inhomogeneous joint are strongly influenced by the changes of composition and structure of the joint. Measures should be taken to reduce the base metal melting and prevent the weld metal from the invasion by O for improving the properties of the TiNi shape memory alloy and stainless steel inhomogeneous joint.