1.3.7 等离子熔化焊

文献[27] 采用高能密度等离子束流对TiNi形状记忆合金板材进行焊接性研究，确定了参数之间的关系以及合适的参数调节范围，进而总结出可供工程应用的工艺参数范围。其分别对焊接接头各部分微观组织特点、组织结构、记忆性能、抗拉强度进行了研究。研究发现，焊缝组织晶粒粗大，有新相Ni3Ti和Ti2Ni的析出；焊接热影响区窄；焊接接头的形状恢复率是母材的93.8％；母材抗拉强度为1205MPa，经500℃保温1 h热处理，焊接接头抗拉强度达750MPa，是母材抗拉强度的62.2％，断裂部位在焊缝中心。

1.4 课题的研究意义和研究内容 

1.4.1 论文研究意义

随着对形状记忆合金的进一步研究和在各领域中更加广泛的应用，形状记忆合金连接技术成为材料加工领域亟待解决的问题，目前这方面的工作主要集中在对TiNi形状记忆合金自身或与其它材料的连接技术的研究。TiNi SMA合金的价 格昂贵，将它与异种材料，尤其是与价格低廉、性能优异的不锈钢连接成复合结构件，是降低材料成本，扩大其应用范围的重要途径。因此，开展TiNi SMA与 不锈钢连接技术的研究工作具有重要现实意义。

1.4.2 主要研究内容

运用电子束流对形状记忆合金丝材与304不锈钢丝材进行焊接方法、工艺和焊后性能研究。具体内容有：

(1) 设计不同焊接参数，观察接头宏观成型，对试样镶嵌打磨后在显微镜下观察金相，分析微观组织变化；

（2）采用HVS-1000Z型数显显微硬度计检测接头显微硬度，采用CSS-44100型电子万能试验机检测TiNiSMA热影响区抗拉强度，分析不同热输入下接头力学性能变化；

（3）采用压弯角的恢复率来测定不同热输入下的接头记忆功能。

2 实验材料、设备及方法

2.1 实验材料

2.1.1 母材的选择

只有近等原子比的TiNi SMA才具有良好的形状记忆效应和超弹性，因此选择医用钛镍合金TiNi-YY(Ti50.2％+Ni49.8％，摩尔分数)作为母材，不锈钢和TiNi SMA强度近似，性能优异，使用广泛，因此另一母材选用304(0Crl8Ni9)不锈钢板材。母材的主要化学成分和物理性能分别见表2-1和表2-2。

表2-1 母材的化学成分(质量分数，wt％)

母材 Ti Ni C Cr Mn Si S P

TiNi SMA 45.13 54.87

304 SS 8.05 0.04 17.40 1.24 0.61 0.03 0.028

表 2-2 母材的物理性能

母材 密度

（g．cm-3） 熔点

（℃） 线膨胀率

（x10-6） 热导率

（w/mK） 抗拉强度

（MPa） 屈服强度

（MPa） 断口延伸率（%）

TiNi SMA 6.4-6.5 1310 10 8.6-18.0