[发明专利]一种镍钛形状记忆合金与不锈钢异质接头连接方法

说明书

本发明公开了一种镍钛形状记忆合金与不锈钢异质接头连接方法，属于金属材料界面焊接工艺领域。该镍钛形状记忆合金与不锈钢异质接头连接方法是在镍钛形状记忆合金与不锈钢间加入V金属层与Nb金属层两层中间层焊料，其中不锈钢与V金属层结合界面为界面1，V金属层与Nb金属层结合界面为界面2，Nb金属层与镍钛形状记忆合金结合界面为界面3，第一次焊接时，焊接热源焦点位于不锈钢上，第二次焊接时，焊接热源焦点位于V金属层上，其产生的热量经过Nb金属层传导到界面3时，高于Nb金属层与镍钛形状记忆合金的共晶反应温度，且靠近界面3附近有未熔化Nb金属层。该焊接方法避免焊缝中形成金属间化合物，得到的接头具有良好的力学性能。

技术领域

本发明属于金属材料界面焊接工艺领域，具体而言，涉及一种镍钛形状记忆合金与不锈钢异质接头焊接方法。

背景技术

镍钛形状记忆合金具有特殊的形状记忆效应和超弹性，比强度高，抗磨损、抗疲劳、耐腐蚀和良好的生物相容性等特点，广泛应用于航空航天、仪器仪表和医疗器材等领域，但其成本较高，应用仍有较大的局限性。常将镍钛形状记忆合金与其它材料复合使用，例如将镍钛合金与医用不锈钢复合，作为导丝应用，不但利用了镍钛合金的特性，展现出导丝的柔顺性和超弹性，同时又利用了不锈钢的高强度来达到将导丝推送入血管，并实现体外控制和扭转操作，而不锈钢与镍钛合金连接存在以下难点：1、镍的熔点为1453度、钛熔点为1668度、铁熔点为1535度，这种热熔温度差别表现在当两者进行焊接时，由于熔点不同，热熔及热固化的温度差导致互熔困难；2、焊接时焊接界面容易形成易脆的Ti-Fe金属间化合物及裂纹；3、焊接过程中极易导致氧化，同时由于互溶，导致互熔部分改变了镍钛形状记忆合金成分和组织，异质结构的形状记忆效应和超弹性受到严重影响。

上述问题已成为制约形状记忆合金和不锈钢异种金属结构在医疗、航空航天等领域广泛使用的主要技术瓶颈，因此，研发镍钛形状记忆合金和不锈钢异种金属高质量连接技术具有重要的实际工程应用价值和广阔的应用前景，对此科技工作者做了许多工作，例如专利CN105562867A公开了以镍或银焊料为中间层，采用极小熔焊焊点结合转动熔焊焊接部位的多点焊接方法实现镍钛合金与不锈钢的焊接。但是该方法只适用于细小导丝，当焊接面较大时接头性能则会显著降低。专利CN104942462A公开的则在焊接钛与管线钢时采用Cu-V-Nb焊丝，该焊丝包括紫铜药皮与铌粉与钒粉混合得到的焊芯，由于铜与钛互溶性很小，物理和化学性能存在较大差异，在焊接热作用下极易形成Ti_xCu_y型脆性金属间化合物，还易形成低熔点共晶物，焊接性较差。专利CN102152017A公开了采用纯铜作为TiNi形状记忆合金与奥氏体不锈钢异种材料的中间层焊料，虽然接头抗拉强度高达490MPa以上，但是其延伸率最高仅达到5.2％。

发明内容

基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种新的镍钛形状记忆合金与不锈钢异质接头连接方法，该方法实现了镍钛形状记忆合金与不锈钢的有效焊接，避免了镍钛形状记忆合金与不锈焊接时出现的问题，焊接得到的异质接头兼具有一定的抗拉强度和良好的延伸率。

为了实现本发明的上述目的，通过大量试验研究并不懈努力，最终获得了如下技术方案：

一种镍钛形状记忆合金与不锈钢异质接头连接方法，在镍钛形状记忆合金与不锈钢间加入两层中间层焊料，并通过两次焊接完成，所述的两层中间层焊料为V金属层与Nb金属层，其中不锈钢与V金属层结合界面为界面1，V金属层与Nb金属层结合界面为界面2，Nb金属层与镍钛形状记忆合金结合界面为界面3，第一次焊接时，焊接热源焦点位于不锈钢上，第二次焊接时，焊接热源焦点位于V金属层上，其产生的热量经过Nb金属层传导到界面3时，高于Nb金属层与镍钛形状记忆合金的共晶反应温度，且靠近界面3附近有未熔化Nb金属层。

如上所述镍钛形状记忆合金与不锈钢异质接头连接方法，包括如下步骤：