Cu-Al-Mn形状记忆合金焊接性能研究

摘要

铜基形状记忆合金因其造价低廉、记忆效应良好等特点，在温度控制、自动做功、记忆形状、超弹性回复等应用方面具有极大的实用价值。当前针对铜基形状记忆合金易出现马氏体稳定化、塑性较差等问题，已做了各种经济实用的改进，开发的新合金越来越多，其中Cu-Al-Mn系合金便是新型铜基形状记忆合金的典型代表，但相关的焊接技术研究报道较少，制约了其在工业领域中的应用。本文通过对Cu-Al-Mn形状记忆合金的初步焊接试验，发现采用氩弧焊难以对其实现可靠连接，炉中钎焊会造成记忆效应的明显下降，而电阻点焊的焊接工艺性能较理想，并采用显微组织观察、EDS微区成分分析、XRD 物相分析、硬度及拉剪强度测试、形状回复率测试、DSC相变热分析等分析测试手段，对Cu-Al-Mn形状记忆合金在不同焊接规范下点焊接头的焊后组织与性能的变化进行了较全面的研究，且首次就焊接规范对Cu-Al-Mn形状记忆合金焊接接头的形状回复率和相变温度的影响规律进行了分析和探讨。
　　 研究发现，试验选用的三种焊接规范均可实现Cu-Al-Mn形状记忆合金的有效连接，接头表面质量较好，未发现过烧、裂纹、飞溅等宏观缺陷，焊后接头中的合金成分偏析不明显，焊接过程中无元素烧损，熔核组织为典型的柱状晶，塑性环区晶粒十分细小，塑性环外无明显的热影响区。当采用硬规范焊接时，接头的抗剪强度最大，但仅略高于中等规范下的接头，且晶粒尺寸明显增加，接头因电极压力作用产生的变形最大，硬度增加而塑性下降，综合力学性能不如后者。此外，焊后接头中的基体相仍为β1相，但对应的热弹性马氏体结构由18R 型变为18R和2H混合型，且有序度明显降低，马氏体片群协作性降低，同时相变点温度Ms 、Mf 、As 、Af均略有下降，热弹性马氏体含量降低且相变时耗散的弹性能增加，形状记忆效应较母材出现了下降。当采用软规范焊接时，接头的形状记忆性能损失最少，且各焊后工件经记忆效应的训练处理后，记忆性能均有明显提高，形状回复率可以达到母材的80％以上，但焊接规范的调整及记忆效应的训练对接头相变点温度的下降程度影响较小。

目录

第一章 绪论

第二章 试验材料与焊接工艺

第三章 Cu-Al-Mn 记忆合金点焊接头的形貌及组织分析

第四章 Cu-Al-Mn 记忆合金点焊接头的性能分析

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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