[發(fā)明專利]一種鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼異質(zhì)接頭連接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811629364.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN109570762B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉晶;高曉龍;劉歡;李倫坤;王小強(qiáng);余浩魁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶雞文理學(xué)院
• 主分類號(hào): B23K26/24
• 分類號(hào): B23K26/24;B23K26/211;B23K26/14;B23K26/32;B23K35/32;B23K1/005;B23K1/14;B23K1/19
• 代理公司: 北京精金石知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470
• 代理人: 強(qiáng)紅剛

本發(fā)明公開了一種鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼異質(zhì)接頭連接方法，屬于金屬材料界面焊接工藝領(lǐng)域。該鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼異質(zhì)接頭連接方法是在鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼間加入V金屬層與Nb金屬層兩層中間層焊料，其中不銹鋼與V金屬層結(jié)合界面為界面1，V金屬層與Nb金屬層結(jié)合界面為界面2，Nb金屬層與鎳鈦形狀記憶合金結(jié)合界面為界面3，第一次焊接時(shí)，焊接熱源焦點(diǎn)位于不銹鋼上，第二次焊接時(shí)，焊接熱源焦點(diǎn)位于V金屬層上，其產(chǎn)生的熱量經(jīng)過Nb金屬層傳導(dǎo)到界面3時(shí)，高于Nb金屬層與鎳鈦形狀記憶合金的共晶反應(yīng)溫度，且靠近界面3附近有未熔化Nb金屬層。該焊接方法避免焊縫中形成金屬間化合物，得到的接頭具有良好的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料界面焊接工藝領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼異質(zhì)接頭焊接方法。

背景技術(shù)

鎳鈦形狀記憶合金具有特殊的形狀記憶效應(yīng)和超彈性，比強(qiáng)度高，抗磨損、抗疲勞、耐腐蝕和良好的生物相容性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、儀器儀表和醫(yī)療器材等領(lǐng)域，但其成本較高，應(yīng)用仍有較大的局限性。常將鎳鈦形狀記憶合金與其它材料復(fù)合使用，例如將鎳鈦合金與醫(yī)用不銹鋼復(fù)合，作為導(dǎo)絲應(yīng)用，不但利用了鎳鈦合金的特性，展現(xiàn)出導(dǎo)絲的柔順性和超彈性，同時(shí)又利用了不銹鋼的高強(qiáng)度來達(dá)到將導(dǎo)絲推送入血管，并實(shí)現(xiàn)體外控制和扭轉(zhuǎn)操作，而不銹鋼與鎳鈦合金連接存在以下難點(diǎn)：1、鎳的熔點(diǎn)為1453度、鈦熔點(diǎn)為1668度、鐵熔點(diǎn)為1535度，這種熱熔溫度差別表現(xiàn)在當(dāng)兩者進(jìn)行焊接時(shí)，由于熔點(diǎn)不同，熱熔及熱固化的溫度差導(dǎo)致互熔困難；2、焊接時(shí)焊接界面容易形成易脆的Ti-Fe金屬間化合物及裂紋；3、焊接過程中極易導(dǎo)致氧化，同時(shí)由于互溶，導(dǎo)致互熔部分改變了鎳鈦形狀記憶合金成分和組織，異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形狀記憶效應(yīng)和超彈性受到嚴(yán)重影響。

上述問題已成為制約形狀記憶合金和不銹鋼異種金屬結(jié)構(gòu)在醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域廣泛使用的主要技術(shù)瓶頸，因此，研發(fā)鎳鈦形狀記憶合金和不銹鋼異種金屬高質(zhì)量連接技術(shù)具有重要的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)此科技工作者做了許多工作，例如專利CN105562867A公開了以鎳或銀焊料為中間層，采用極小熔焊焊點(diǎn)結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)熔焊焊接部位的多點(diǎn)焊接方法實(shí)現(xiàn)鎳鈦合金與不銹鋼的焊接。但是該方法只適用于細(xì)小導(dǎo)絲，當(dāng)焊接面較大時(shí)接頭性能則會(huì)顯著降低。專利CN104942462A公開的則在焊接鈦與管線鋼時(shí)采用Cu-V-Nb焊絲，該焊絲包括紫銅藥皮與鈮粉與釩粉混合得到的焊芯，由于銅與鈦互溶性很小，物理和化學(xué)性能存在較大差異，在焊接熱作用下極易形成Ti_xCu_y型脆性金屬間化合物，還易形成低熔點(diǎn)共晶物，焊接性較差。專利CN102152017A公開了采用純銅作為TiNi形狀記憶合金與奧氏體不銹鋼異種材料的中間層焊料，雖然接頭抗拉強(qiáng)度高達(dá)490MPa以上，但是其延伸率最高僅達(dá)到5.2％。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種新的鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼異質(zhì)接頭連接方法，該方法實(shí)現(xiàn)了鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼的有效焊接，避免了鎳鈦形狀記憶合金與不銹焊接時(shí)出現(xiàn)的問題，焊接得到的異質(zhì)接頭兼具有一定的抗拉強(qiáng)度和良好的延伸率。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，通過大量試驗(yàn)研究并不懈努力，最終獲得了如下技術(shù)方案：

一種鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼異質(zhì)接頭連接方法，在鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼間加入兩層中間層焊料，并通過兩次焊接完成，所述的兩層中間層焊料為V金屬層與Nb金屬層，其中不銹鋼與V金屬層結(jié)合界面為界面1，V金屬層與Nb金屬層結(jié)合界面為界面2，Nb金屬層與鎳鈦形狀記憶合金結(jié)合界面為界面3，第一次焊接時(shí)，焊接熱源焦點(diǎn)位于不銹鋼上，第二次焊接時(shí)，焊接熱源焦點(diǎn)位于V金屬層上，其產(chǎn)生的熱量經(jīng)過Nb金屬層傳導(dǎo)到界面3時(shí)，高于Nb金屬層與鎳鈦形狀記憶合金的共晶反應(yīng)溫度，且靠近界面3附近有未熔化Nb金屬層。

如上所述鎳鈦形狀記憶合金與不銹鋼異質(zhì)接頭連接方法，包括如下步驟：