TiNi形状记忆合金与不锈钢的连接

论文摘要

本文采用微束等离子弧焊、储能焊和激光钎焊等方法连接TiNi形状记忆合金与不锈钢异质材料,研究了接头的组织和性能特点并揭示了焊接工艺对接头组织和性能的影响规律,较系统地研究了温度对TiNi形状记忆合金组织与性能的影响,采用二次回归组合设计试验方法及遗传算法优化TiNi形状记忆合金与不锈钢激光钎焊用银基钎料的成分,采用该钎料及激光钎焊技术成功制备出TiNi形状记忆合金与不锈钢复合矫治弓丝并对其进行了临床应用试验。研究结果表明,采用微束等离子弧焊和储能焊连接TiNi形状记忆合金与不锈钢异质接头,焊接区成分发生变化,接头极脆,抗拉强度低且不能承受弯曲强度。TiNi形状记忆合金微观组织和性能对温度变化极为敏感,对TiNi形状记忆合金进行短时加热处理,其组织由冷拔态纤维状组织转变为板条状马氏体群组织,抗拉强度、形状记忆效应和弹性下降,塑性增加。采用两种市售银基钎料激光钎焊TiNi形状记忆合金与不锈钢,接头强度和塑性较高,但TiNi形状记忆合金侧热影响区形状记忆效应损耗较大,不能满足使用要求。通过二次回归组合设计及遗传算法获得TiNi形状记忆合金与不锈钢激光钎焊用银基钎料的较优成分,采用该钎料及激光钎焊技术连接TiNi形状记忆合金与不锈钢异质材料,接头抗弯曲强度及抗拉强度高,TiNi形状记忆合金侧热影响区窄,性能损失小,接头抗腐蚀性能较高,因而适于TiNi形状记忆合金与不锈钢异质材料连接。TiNi形状记忆合金与不锈钢复合矫治弓丝临床应用结果表明,复合矫治弓丝克服了单纯使用TiNi形状记忆合金或不锈钢存在的问题,具有提高正畸矫治效率、缩短矫治疗程、减轻患者痛苦、降低治疗费用、简化矫治操作等优点,具有广阔的应用前景。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 TiNi 形状记忆合金研究进展
• 1.2.1 TiNi 形状记忆合金的形状记忆机理
• 1.2.2 TiNi 形状记忆合金的研究现状
• 1.2.2.1 马氏体相变和热弹性马氏体的研究
• 1.2.2.2 形状记忆效应及相变伪弹性的研究
• 1.2.3 TiNi 形状记忆合金的性能及应用现状
• 1.3 TiNi 形状记忆合金连接的研究进展
• 1.3.1 TiNi 形状记忆合金同质材料连接的研究进展
• 1.3.1.1 TiNi 形状记忆合金的熔化焊
• 1.3.1.2 TiNi 形状记忆合金的固态焊接
• 1.3.1.3 TiNi 形状记忆合金的钎焊
• 1.3.2 TiNi 形状记忆合金异质材料连接的研究进展
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 TiNi 形状记忆合金与不锈钢异质材料微束等离子弧及储能焊接
• 2.1 试验材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 微束等离子弧焊
• 2.1.3 储能焊
• 2.1.4 微观分析和性能测试
• 2.2 TiNi 形状记忆合金与不锈钢微束等离子弧焊接
• 2.2.1 TiNi 形状记忆合金和不锈钢丝的组织与力学性能
• 2.2.2 TiNi 形状记忆合金和不锈钢焊接接头的组织与力学性能
• 2.2.2.1 TiNi 形状记忆合金和不锈钢焊接接头力学性能
• 2.2.2.2 TiNi 形状记忆合金和不锈钢焊接接头微观组织
• 2.3 TiNi 形状记忆合金与不锈钢储能焊接头组织与力学性能
• 2.3.1 TiNi 形状记忆合金与不锈钢储能焊接头力学性能
• 2.3.2 TiNi 形状记忆合金与不锈钢储能焊接头微观组织
• 2.4 本章小结
• 第3章 温度对 TiNi 形状记忆合金组织和性能的影响
• 3.1 试验材料与方法
• 3.2 温度对TiNi 形状记忆合金微观组织的影响
• 3.2.1 温度对TiNi 形状记忆合金金相组织的影响
• 3.2.2 温度对TiNi 形状记忆合金微观组织的影响
• 3.3 温度对TiNi 形状记忆合金性能的影响
• 3.3.1 温度对TiNi 形状记忆合金抗拉强度的影响
• 3.3.2 温度对TiNi 形状记忆合金弹性的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 TiNi 形状记忆合金与不锈钢的钎焊
• 4.1 试验材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 激光钎焊
• 4.2 TiNi 形状记忆合金与不锈钢钎焊接头微观组织
• 4.2.1 银基钎料的微观组织
• 4.2.2 钎焊接头的微观组织
• 4.3 TiNi 形状记忆合金与不锈钢钎焊接头的性能
• 4.4 本章小结
• 第5章 多元银基钎料成分优化设计
• 5.1 试验方案设计
• 5.1.1 自然因素（Zj）变化范围的确定及因素编码
• 5.1.2 试验方案
• 5.1.3 试验材料与方法
• 5.2 模型回归与验证
• 5.2.1 钎料熔点的模型回归与验证
• 5.2.1.1 回归系数的计算
• 5.2.1.2 回归系数的显著性检验
• 5.2.1.3 回归方程的显著性检验
• 5.2.1.4 失拟检验
• 5.2.1.5 因素分析与讨论
• 5.2.2 钎焊接头力学性能的模型回归与检验
• 5.2.2.1 力学性能回归方程与检验
• 5.2.2.2 因素分析与讨论
• 5.3 合金元素Zn、Sn 对银基钎料熔化特性、微观组织和钎焊接头力学性能的影响
• 5.3.1 合金元素Zn、Sn 对银基钎料熔化特性的影响
• 5.3.2 合金元素Zn、Sn 对银基钎料微观组织的影响
• 5.3.3 合金元素Zn、Sn 对钎焊接头力学性能的影响
• 5.4 遗传算法（GA）在银基钎料成分优化中的应用
• 5.4.1 银基钎料性能与合金元素间关系的数学模型
• 5.4.2 基于遗传算法的多元银基钎料成分优化算法设计
• 5.4.2.1 算法基本结构
• 5.4.2.2 编码
• s、Eval₂（s）设计'>5.4.2.3 适应函数Eval_s、Eval₂（s）设计
• 5.4.2.4 其它要素的确定
• 5.4.3 计算结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 TiNi 形状记忆合金与不锈钢钎焊接头组织与性能
• 6.1 试验材料与方法
• 6.1.1 TiNi 形状记忆合金与不锈钢的钎焊
• 6.1.2 TiNi 形状记忆合金与不锈钢钎焊接头腐蚀试验
• 6.1.2.1 试验材料
• 6.1.2.2 试样制备
• 6.1.2.3 腐蚀液的配制
• 6.1.2.4 浸泡试验
• 6.1.2.5 动电位极化试验
• 6.2 工艺参数对钎焊接头组织与性能的影响
• 6.2.1 工艺参数对钎焊接头微观组织的影响
• 6.2.2 工艺参数对钎焊接头性能的影响
• 6.3 TiNi 形状记忆合金与不锈钢钎焊接头腐蚀特性
• 6.3.1 浸泡试验
• 6.3.2 动电位极化试验
• 6.4 本章小结
• 第7章 TiNi 形状记忆合金与不锈钢复合矫治弓丝的制备与临床应用
• 7.1 单纯应用不锈钢丝、TiNi 形状记忆合金丝或双丝矫治错牙合畸形
• 7.2 复合矫治弓丝（CoAW）的临床应用
• 7.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract