一种镍钛基合金低温连接接头及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种镍钛基合金低温连接接头及其制备方法，属于低温焊接技术领域，所述镍钛基合金低温连接接头的制备方法，包括以下步骤：将镍钛基合金的待焊面进行打磨后，用洗液清洗；将金硅钎料用洗液清洗；将清洗后的金硅钎料置于清洗后的镍钛合金待焊面之间，用模具压紧，放入真空炉中；加热后冷却至室温，得到所述镍钛基合金低温连接接头。与现有技术比较，本发明专利技术采用金硅钎料作为焊接钎料，焊缝内形成纯金与弥散镍钛硅化合物的组织，实现了低温钎焊形成高熔点接头，获得的镍钛合金接头室温剪切强度可达130±7MPa，700℃剪切强度可达18±2MPa，且具有很好的生物相容性及耐腐蚀性。

A low temperature joining joint of Ni Ti base alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种镍钛基合金低温连接接头及其制备方法
本专利技术涉及低温焊接
，具体而言，涉及一种镍钛基合金低温连接接头及其制备方法。
技术介绍
镍钛合金由于具有形状记忆特性及超弹性，近年来在生物医疗，航空航天及电子设备上得到广泛应用。目前国内外连接镍钛合金的主流方法是采用激光焊接。采用高能量密度的激光作为热源连接镍钛合金，虽然具有低能量损耗，高自动化高精度等优点，但是激光焊存在热影响区，容易造成镍钛合金焊缝附近功能性变形不均匀，其次，激光焊适用于薄壁及管线等对接接头，而对于复杂形状接头及搭接接头的连接，优势并不明显。且激光产生的高温熔池容易造成镍元素的蒸发，从而改变接头功能特性。而采用搅拌摩擦焊、电子束焊和TIG焊等，也都具有类似的缺点。而目前钎焊连接镍钛合金，受限于钎料较高的熔点，钎焊温度普遍高于800℃，对镍钛合金性质影响较大。还有部分学者采用有机及无机胶粘接的方式对镍钛合金连接，虽然避免了温度对镍钛合金本体的影响，但粘接接头的强度及使用温度都受限，最重要的是胶的导热性能差，容易造成接头两侧母材功能变形的滞后。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术中镍基高温合金与陶瓷连接温度高，连接后残余应力大，连接接头强度低中的至少一个方面。为解决上述问题，本专利技术提供一种镍钛基合金低温连接接头的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将镍钛基合金的待焊面进行打磨后，用洗液清洗；步骤2：将金硅钎料用洗液清洗；步骤3：将清洗后的金硅钎料置于清洗后的镍钛合金待焊面之间，用模具压紧，放入真空炉中；步骤4：加热后冷却至室温，得到所述镍钛基合金低温连接接头。可选地，所述洗液为丙酮或酒精。可选地，所述洗液清洗的工艺为：采用洗液超声清洗8min-15min。可选地，所述模具的压力范围为4KPa-5KPa。可选地，在所述步骤2中，将所述金硅钎料用洗液清洗前，将所述金硅钎料裁剪至与所述待焊面相同面积。可选地，在所述步骤3中，所述金硅钎料的厚度范围为50μm-100μm。可选地，在所述步骤4中，待所述真空炉的真空度范围达到4×10-4Pa-6×10-4Pa后进行加热。可选地，在所述步骤4中，所述加热的工艺为：以8℃/min-12℃/min的速度升至400℃-500℃，保温，然后以8℃/min-12℃/min的速度降至150℃-250℃。可选地，所述保温的时间范围为30min-60min。本专利技术所述的一种镍钛基合金低温连接接头的制备方法相对于现有技术的优势在于：本专利技术采用金硅钎料作为焊接钎料，且随着钎焊温度升高，钎焊时间的延长，镍钛合金与金硅钎料中的硅出现较剧烈反应，焊缝内形成纯金与弥散镍钛硅化合物的组织，实现了低温钎焊形成高熔点接头，获得的镍钛合金接头具有高强度，室温剪切强度可达130±7MPa，能满足大多数使用要求，700℃剪切强度可达18±2MPa，可以应用于具有高温转变温度的镍钛基三元及四元合金的连接，且此接头具有很好的生物相容性及耐腐蚀性。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种镍钛基合金低温连接接头，采用上述的镍钛基合金低温连接接头的制备方法制备。本专利技术所述的一种镍钛基合金低温连接接头与所述镍钛基合金低温连接接头的制备方法相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。附图说明图1为本专利技术实施例中一种镍钛基合金低温连接接头的制备方法流程框图；图2为本专利技术实施例1中一种镍钛合金接头的SEM背散射图；图3为本专利技术实施例1中一种镍钛合金接头700℃剪切断口侧方二次电子图像；图4为本专利技术实施例1对比实施例中一种镍钛合金接头的SEM背散射图。具体实施方式镍钛合金由于具有形状记忆特性及超弹性，近年来在生物医疗，航空航天及电子设备上得到广泛应用。其形状记忆特性，是利用其奥氏体与马氏体转变温度，当处在奥氏体母相的镍钛合金温度降低至转变温度以下，对其进行塑性变形形成马氏体，当温度再次升至转变温度以上，马氏体转变为奥氏体，镍钛合金会恢复至奥氏体母相原始形状。而超弹性，是利用其奥氏体易于弹性变形且屈服强度高的特点，变形过程中还会出现应力导致的马氏体转变造成的伪弹性变形从而扩大弹性变形范围，最大可恢复应变可达8％。镍钛合金的两个特性，受合金成分及冷热加工，热处理工艺影响较大。目前国内研究主要集中于转变温度在100℃以下的镍钛合金，而国际上通过向镍钛中添加少量的Pd，Hf，Pt，Zr等元素作为第三乃至第四组元进行合金成分改良，使转变温度最高提升至700℃以上，从而使形状记忆特性有了高温应用的可能。而作为功能材料，镍钛合金性能对热处理工艺尤为敏感，目前国际通行镍钛合金热处理工艺，须在1000℃附近对其进行固溶处理后水冷淬火，在400℃至500℃对其进行时效处理从而弥散析出Ni4Ti3颗粒，得到不同特性的镍钛合金，连接温度如果较高，保温时间如果较长，热影响区域的不均匀，均会对镍钛合金的功能表现造成不良影响。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种镍钛基合金低温连接接头的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将镍钛基合金的待焊面用2000号砂纸打磨后，用洗液清洗，去除表面杂质及氧化层，使钎焊能够顺利进行，以便得到稳固接头；步骤2：将将金硅钎料用洗液清洗，去除表面杂质及氧化层，使钎焊能够顺利进行，以便得到稳固接头；步骤3：将清洗后的所述金硅钎料置于清洗后的镍钛合金待焊面之间，用模具压紧，放入真空炉中，使得金硅钎料与镍钛合金待焊面充分接触，便于后续焊接；步骤4：加热后冷却至室温，得到镍钛基合金低温连接接头。本专利技术实施例采用金硅钎料作为焊接钎料，且随着钎焊温度升高，钎焊时间的延长，镍钛合金与金硅钎料中的硅出现较剧烈反应，焊缝内形成纯金与弥散镍钛硅化合物的组织，实现了低温钎焊形成高熔点接头，获得的镍钛合金接头具有高强度，室温剪切强度可达130±7MPa，能满足大多数使用要求，700℃剪切强度可达18±2MPa，可以应用于具有高温转变温度的镍钛基三元及四元合金的连接，且此接头具有很好的生物相容性及耐腐蚀性。可选地，模具的压力范围为4KPa-5KPa，使得金硅钎料与镍钛合金待焊面充分接触，以实现镍钛合金的焊接，在在一些优选实施例中，模具的压力为5KPa，使得金硅钎料与镍钛合金待焊面全面接触，焊接效果好。可选地，步骤2中所述金硅钎料用洗液清洗前，需要裁剪至与所述待焊面相同面积。保证镍钛合金待焊面能够充分接触，连接完全。本实施例中对于待焊面的面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍钛基合金低温连接接头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：将镍钛基合金的待焊面进行打磨后，用洗液清洗；/n步骤2：将金硅钎料用洗液清洗；/n步骤3：将清洗后的金硅钎料置于清洗后的镍钛合金待焊面之间，用模具压紧，放入真空炉中；/n步骤4：加热后冷却至室温，得到所述镍钛基合金低温连接接头。/n

【技术特征摘要】
1.一种镍钛基合金低温连接接头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将镍钛基合金的待焊面进行打磨后，用洗液清洗；
步骤2：将金硅钎料用洗液清洗；
步骤3：将清洗后的金硅钎料置于清洗后的镍钛合金待焊面之间，用模具压紧，放入真空炉中；
步骤4：加热后冷却至室温，得到所述镍钛基合金低温连接接头。


2.根据权利要求1所述的镍钛基合金低温连接接头的制备方法，其特征在于，所述洗液为丙酮或酒精。


3.根据权利要求2所述的镍钛基合金低温连接接头的制备方法，其特征在于，所述洗液清洗的工艺为：采用洗液超声清洗8min-15min。


4.根据权利要求3所述的镍钛基合金低温连接接头的制备方法，其特征在于，所述模具的压力范围为4KPa-5KPa。


5.根据权利要求1所述的镍钛基合金低温连接接头的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，将所述金硅钎料用洗液清洗前，将所述金硅钎料裁剪至与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏，赵万祺，林铁松，林盼盼，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23