超声辅助激光钎焊Al基钎料在TiNiSMA合金表面铺展润湿工艺和性能的研究

摘要

TiNi形状记忆合金(SMA)与异种金属焊接温度较高会严重影响其记忆性能和超弹性.试验采用一种超声辅助激光钎焊的方法,对低熔点的Al基钎料在TiNi SMA合金表面进行润湿.根据钎料润湿铺展行为,确定了润湿铺展的工艺窗口;研究了激光功率、超声时间、母材表面粗糙度等工艺参数对钎料润湿性的影响;并分析了界面微观组织和成分.研究结果表明:Al基钎料在TiNi SMA表面的铺展面积随超声时间的增加先增大后减少,随激光功率的增加而增大.最佳的润湿工艺为超声振动时间1.0s,激光功率470W,表面粗糙度0.08μm,获得的铺展面积平均值为106.45mm2,润湿角约16°.随着超声波的加载,母材中少量的Ti元素会扩散到钎料中,与钎料中的Si元素形成含富Si和富Ti的AlXSiYTiZ金属间化合物并在界面处富集,在钎料流动前端,发生了部分Si元素的偏析,并阻碍钎料流动和界面反应.