NiTi形状记忆合金电弧熔融涂覆及微连接机理

NiTi形状记忆合金作为表面涂覆材料，有利于提高构件的耐磨和抗氧化性能。基于非熔化极氩弧焊（Tungsten inert gas welding,TIG）电弧熔融涂覆技术，分别采用常规直流、超高频脉冲（Ultra high-frequency pulsed, UHFP）电流两种模式，在TA1纯钛板表面沉积3层NiTi涂层。基于有限体积法，利用FLUENT建立计算流体力学（Computational fluid dynamics,CFD）仿真模型开展熔融涂覆工艺及微连接机理研究，模拟对比了两种电流模式下的熔池传热传质、NiTi熔滴过渡、熔覆涂层及微连接界面的Ni元素传输和分布规律，数值计算和试验结果吻合较好。结果表明，涂层主要由NiTi（B19’）和NiTi₂相组成，其中近等原子比的NiTi占主导地位；直流模式下涂层主要为粗糙的球状晶粒，而超高频模式下涂层为细化的树状晶粒，且超高频电流有助于熔池振动和元素均匀分布，并有效提升成形质量。