激光焊接NiTi合金的性能研究.pdf

1、本文系統(tǒng)地研究了超彈性Ti-50.6at.﹪Ni合金絲脈沖激光焊接接頭的組織和性能，目的在于揭示用激光焊接方法加工微小醫(yī)療器械的可行性。主要結(jié)論如下： NiTi合金細(xì)絲激光點(diǎn)焊時(shí)需選擇小電流、大脈寬、負(fù)離焦量，同時(shí)采用Ar氣保護(hù)；激光點(diǎn)焊接頭的熔化區(qū)由樹枝晶組成，熱影響區(qū)靠近熔池的部分為粗大等軸晶，靠近母材的部分為細(xì)小等軸晶；激光焊接會(huì)影響到NiTi合金絲的相變行為，使NiTi合金絲的相變過程由B2-R-B19'轉(zhuǎn)變?yōu)锽2-B1

2、9'且相變溫度發(fā)生變化；接頭中碳化物的數(shù)量明顯少于母材；接頭的抗拉強(qiáng)度和延伸率低于母材。在37℃時(shí)，接頭的抗拉強(qiáng)度可達(dá)母材的60﹪，加載到應(yīng)變?yōu)?﹪后卸載，接頭和母材的殘余應(yīng)變?yōu)榉謩e為1.06﹪和0.45﹪，接頭性能降低的原因是由于激光焊接所形成的樹枝晶。 NiTi合金激光焊接組織的耐蝕性和血液相容性比母材好。由于激光焊接組織中夾雜物的數(shù)量較少，表面易形成均勻、連續(xù)的鈍化膜，從而提高了NiTi合金的耐蝕性和血液相容性。在相同條件

3、下，NiTi合金激光焊接組織的鈍化電位區(qū)間比母材的大，擊穿電位比母材的高，凝血時(shí)間較長(zhǎng)，血小板粘附量較少，變形小。 熱循環(huán)和退火會(huì)對(duì)NiTi合金激光點(diǎn)焊接頭的相變行為產(chǎn)生影響。熱循環(huán)后接頭中出現(xiàn)R相變，隨著熱循環(huán)次數(shù)的增加，R相變向高溫方向移動(dòng)，M相變向低溫方向移動(dòng)，R相存在的溫度區(qū)間變寬，其主要原因是熱循環(huán)在基體中引入位錯(cuò)。激光焊接NiTi合金經(jīng)退火后，也出現(xiàn)R相變，隨著退火溫度的升高，R相變峰向低溫方向移動(dòng)，M相變峰也向低溫

4、方向移動(dòng)，但移動(dòng)的非常小，R相變和M相變之間的距離縮小，其主要原因是退火過程中產(chǎn)生了Ti3Ni4析出相。 NiTi合金激光點(diǎn)焊接頭具有較好的超彈性疲勞性能。在加載卸載循環(huán)時(shí)，盡管開始時(shí)接頭的殘余應(yīng)變比母材的大，但隨著循環(huán)次數(shù)的增加，殘余應(yīng)變趨向穩(wěn)定。在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞中，當(dāng)應(yīng)變量大于0.4﹪時(shí)，在相同的應(yīng)變下，接頭的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞壽命低于母材；當(dāng)應(yīng)變量小于0.4﹪，接頭和母材的疲勞壽命都超過100萬(wàn)次。溶液中Cl-濃度和溶液的pH值對(duì)