本文關鍵詞：TiNi形狀記憶合金與不銹鋼的瞬時液相擴散連接界面組織及力學性能

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【摘要】：TiNi形狀記憶合金(SMA)具有低密度,生物相容性良好,超彈性,耐蝕性良好等優(yōu)點,在航空航天,原子能,海洋開發(fā),儀器和醫(yī)療器械方面等有廣泛應用。但任何新型材料的成功應用不僅取決于它的固有特性,而且取決于對材料的二次加工(焊接,機械加工等)。單一的鈦材在許多情況下難以滿足實際使用對材料綜合性能的要求。將TiNi SMA與不銹鋼結(jié)合起來使用,其復合構件同時具有鈦合金與鋼的優(yōu)點,能充分發(fā)揮兩種材料在性能與經(jīng)濟上的互補優(yōu)勢。瞬間液相擴散連接(TLP)技術具有釬焊和固相擴散焊的優(yōu)點,既可以進行高強度低脆性的焊接,又不需要較高的壓力,且連接效率較高,是實現(xiàn)TiNi SMA連接較為理想的工藝。因此,本論文分別采用Cu/Ni箔、Ti/Ni箔,Ti/Cu箔作為中間層,對TiNi SMA與不銹鋼進行TLP連接。研究連接工藝參數(shù)(溫度和時間以及壓力)對連接件的界面顯微組織與力學性能的影響,主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)以Cu/Ni為復合中間層,對TiNi SMA與不銹鋼在不同溫度下進行了TLP連接,得到了結(jié)合緊密,無孔洞,裂紋等缺陷的結(jié)合界面。但形成的接頭強度太低,且脆性較高,不能滿足實際應用要求。(2)以Ti/Ni為復合中間層,對TiNi SMA和不銹鋼在不同溫度與時間下進行TLP連接,得到了連接緊密,氣孔、裂紋等缺陷較少的良好界面;隨著溫度的升高和保溫時間的延長,擴散層寬度不斷增加,連接層的顯微硬度也發(fā)生明顯變化;在1100℃下保溫40min得到最佳的焊件表現(xiàn)出最大的剪切強度(約143.5MPa),焊件的斷口表現(xiàn)出典型的脆性斷口特征。(3)以Ti/Cu為復合中間層,對TiNi SMA和不銹鋼在不同溫度與時間下進行TLP連接,得到了連接緊密,氣孔、裂紋等缺陷較少的良好界面;連接層的顯微硬度隨著溫度的升高和保溫時間的延長逐漸升高;在1100℃下保溫20min得到最佳的焊件表現(xiàn)出最大的剪切強度(約163.1MPa),斷裂發(fā)生在TiNi母材側(cè)的TiNiCu化合物層,焊件的斷口表現(xiàn)出典型的脆性斷口特征。(4)以Ti/Cu為復合中間層,對TiNi SMA和不銹鋼在高壓下(4GPa)進行TLP連接,研究結(jié)果表明,與常壓下的連接比較,高壓下得到的連接件的連接層更致密,氣孔、縮松等缺陷更少,高壓抑制了一些金屬間化合物形成和長大,使得界面組織中脆性相含量降低,從而提高連接件連接界面的剪切強度,其剪切強度達到194.6MPa;同時連接件的塑性也得到明顯提高。
【關鍵詞】：擴散連接 剪切強度 微觀組織
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 引言9-10
• 1.2 TiNi合金與不銹鋼焊接的困難10-12
• 1.3 TiNi合金與不銹鋼常用的焊接方法概述12-14
• 1.3.1 釬焊12
• 1.3.2 熔焊12-13
• 1.3.3 爆炸焊13
• 1.3.4 激光焊13
• 1.3.5 擴散焊13-14
• 1.4 瞬時液相擴散連接14-22
• 1.4.1 瞬時液相擴散連接的原理14-15
• 1.4.2 瞬時液相擴散連接的過程15-16
• 1.4.3 瞬時液相擴散連接的關鍵技術16
• 1.4.4 瞬時液相擴散連接的主要工藝參數(shù)16-20
• 1.4.5 中間層合金20-22
• 1.5 選題意義及研究內(nèi)容22-23
• 1.5.1 選題意義22
• 1.5.2 研究內(nèi)容22-23
• 第2章 實驗方法23-28
• 2.1 實驗材料的制備23-24
• 2.1.1 TiNi形狀記憶合金的制備及表征23-24
• 2.1.2 其他實驗材料24
• 2.2 實驗方法及步驟24-27
• 2.2.1 連接件的制備24-26
• 2.2.2 連接件的性能表征方法26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 Cu/Ni為中間層TiNi形狀記憶合金與不銹鋼的瞬時液相擴散連接28-32
• 3.1 引言28
• 3.2 連接接頭的顯微組織及形成機理28-30
• 3.3 連接接頭的剪切強度及分析30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 Ti/Ni為中間層TiNi形狀記憶合金與不銹鋼的瞬時液相擴散連接32-41
• 4.1 引言32-33
• 4.2 連接接頭的顯微組織及形成機理33-37
• 4.3 連接件的力學性能及其與工藝參數(shù)之間的關系37-40
• 4.3.1 顯微硬度分析37
• 4.3.2 剪切性能分析37-39
• 4.3.3 斷口分析39-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第5章 Ti/Cu為中間層TiNi形狀記憶合金與不銹鋼的瞬時液相擴散連接41-47
• 5.1 引言41-42
• 5.2 連接接頭的顯微組織及形成機理42-43
• 5.3 連接件的力學性能及其與工藝參數(shù)之間的關系43-45
• 5.3.1 連接層顯微硬度分析43
• 5.3.2 剪切性能分析43-44
• 5.3.3 斷口分析44-45
• 5.4 本章小結(jié)45-47
• 第6章 Ti/Cu為中間層TiNi形狀記憶合金與不銹鋼在高壓下的瞬時液相擴散連接47-52
• 6.1 引言47-48
• 6.2 連接接頭的顯微組織及形成機理48-49
• 6.3 連接件的力學性能49-51
• 6.3.1 剪切性能分析49-50
• 6.3.2 斷口分析50-51
• 6.4 本章小結(jié)51-52
• 第7章 總結(jié)與展望52-54
• 7.1 工作總結(jié)52-53
• 7.2 展望53-54
• 參考文獻54-59
• 致謝59-60
• 附錄：個人簡歷、攻讀碩士學位期間已發(fā)表的學位論文60

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