NiTi形状记忆合金等离子束熔压焊方法研究

论文摘要

NiTi形状记忆合金的应用越来越广泛，随着而来的连接问题便迫切需要解决，本文采用高能密度等离子束流对φ2mm的NiTi形状记忆合金丝材进行焊接方法、工艺和焊后性能研究。主要进行了以下工作：对NiTi形状记忆合金丝等离子束流熔化焊焊接接头熔化区进行分析。进行热影响区温度模拟，利用X射线衍射的方法研究热影响区温度模拟试样的相结构。对热影响区温度模拟试样进行的抗拉强度试验和形状记忆性能试验，发现由于Ni3Yi相和Ti2Ni的存在，使得抗拉强度和形状记忆性能均有所下降。可见要保证NiTi形状记忆合金丝的连接质量，应将熔化产生的焊缝减之最小，此外还要尽量减小热影响区的宽度，并尽可能改善晶粒状态。由此采用等离子束流熔压焊方法进行了NiTi形状记忆合金连接研究。研究内容主要为：建立了等离子熔压焊实验系统；进行了工艺研究；并对焊后接头进行微观组织、抗拉强度、受限最大回复应力、形状记忆性能和相变伪弹性等方面的分析研究。研究结果表明：接头经500℃×1h退火处理后，抗拉强度为母材的89％；经压弯角实验测得接头形状记忆指数相当于母材的97.3％。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 形状记忆合金概论
• 1.2 形状记忆合金的特性
• 1.2.1 形状记忆效应
• 1.2.2 超弹性
• 1.3 NiTi形状记忆合金的特性
• 1.3.1 NiTi形状记忆合金性能
• 1.3.2 NiTi合金近等原子B2相的分解
• 1.4 NiTi形状记忆合金的主要连接问题及其连接技术
• 1.4.1 电子束焊
• 1.4.2 激光焊
• 1.4.3 电阻对焊
• 1.4.4 摩擦焊
• 1.4.5 钎焊
• 1.4.6 钨极惰性气体保护的电弧焊
• 1.4.7 等离子熔化焊
• 1.5 课题的研究意义和研究内容
• 1.5.1 论文研究意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 NiTi形状记忆合金丝等离子熔化焊接头相结构分析
• 2.1 熔化区相结构分析
• 2.2 模拟热影响区
• 2.3 模拟热影响区的X衍射数据分析
• 2.4 模拟热影响区的力学性能试验及分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 NiTi形状记忆合金丝熔压焊方法研究及试验系统的建立
• 3.1 NiTi形状记忆合金丝熔压焊连接方法研究
• 3.1.1 熔化热源选择
• 3.1.2 改善晶粒状态方式
• 3.2 试验设备
• 3.2.1 等离子连接设备
• 3.2.2 组织及记忆性能检测设备
• 3.3 NiTi形状记忆合金丝夹具的设计
• 3.3.1 以往形状记忆合金夹具
• 3.3.2 专用夹具设计
• 3.3.3 专用夹具特点
• 3.4 试验准备
• 3.4.1 试验母材
• 3.4.2 焊前处理
• 3.4.3 试验步骤
• 3.5 本章小结
• 第4章.NiTi形状记忆合金丝等离子熔压焊工艺研究
• 4.1 等离子弧类型的选择
• 4.2 保护气流量的选择
• 4.3 喷嘴距离
• 4.4 焊接电流的选择
• 4.5 等离子气流量与焊接时间的选择
• 4.6 工艺参数小结
• 4.7 本章小结
• 第5章.NiTi形状记忆合金丝焊接接头性能分析
• 5.1 接头组织观察与分析
• 5.2 力学性能测试
• 5.3 相变点的测试
• 5.4 形状记忆效应
• 5.4.1 受限回复应力测试
• 5.4.2 形状记忆性能测试
• 5.5 相变伪弹性测试
• 5.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献