[发明专利]一种NiTi和Ti6Al4V异种金属复合焊接方法

权利要求书

1.一种NiTi和Ti6Al4V异种金属复合焊接方法，其特征在于，使用线切割将Ni-Ti和Ti6Al4V金属板切割成能够在同一水平面进行搭接焊的坡口类型，对于Ti6Al4V和Ni-Ti合金板的坡口大面积接触的表面，在Ti6Al4V表面镀一层金属铌，以金属铌作为过渡金属层与Ni-Ti接触并采用搅拌摩擦焊进行连接，并在搅拌摩擦搭接焊接后的两种金属表面交界处使用激光双面焊接方法，并在激光焊接过程中添加铌粉末，阻止Al-Ti脆性相的产生，具体步骤如下：

(1)将两块厚度均为A的Ni-Ti合金板和Ti6Al4V合金板切割成能够进行搭接焊接的坡口类型，切割后的板材坡口厚度均为B；

(2)对Ti6Al4V的坡口上表面进行毛化处理；使用丙酮溶液对Ti6Al4V的坡口上表面进行清洗，去除表面油污和粉尘；

(3)在Ti6Al4V毛化处理后的表面镀一层铌，并对铌镀层表面进行打磨，使铌镀层的厚度为C；

(4)使用激光对铌镀层表面进行激光冲击，增强铌镀层与Ti6Al4V合金表面的结合强度；

(5)使用搅拌摩擦焊完成Ni-Ti合金和Ti6Al4V合金在中心线横向交界处直接的连接：组成Ni-Ti合金板在上，Ti6Al4V合金板在下的搭接接头，在夹具力的作用下使Ti6Al4V合金和Ni-Ti合金以及镀铌层紧密接触，对Ti6Al4V合金和Ni-Ti合金进行搅拌摩擦焊接；

(6)使用激光进行焊接，焊接过程中在待焊的表面纵向交界处添加铌粉末，对Ni-Ti合金和Ti6Al4V合金进行表面纵向交界处的有效连接，至此，完成Ni-Ti合金和Ti6Al4V合金的异种金属复合焊接。

2.如权利要求1所述的一种NiTi和Ti6Al4V异种金属复合焊接方法，其特征在于，步骤(2)中，毛化处理的区域为距离坡口边缘为5mm的矩形区域，毛化区域的表面粗糙度大于等于5μm。

3.如权利要求1所述的一种NiTi和Ti6Al4V异种金属复合焊接方法，其特征在于，步骤(3)中，板材厚度A，切割后的板材坡口厚度B和铌镀层厚度C之间满足关系：2B+C＝A。

4.如权利要求1所述的一种NiTi和Ti6Al4V异种金属复合焊接方法，其特征在于，步骤(4)中，激光冲击使用光斑形状为圆形，光斑直径为3mm，脉宽为20ns，搭接率为50％，脉冲能量为8J的激光对铌镀层表面进行激光冲击。

5.如权利要求1所述的一种NiTi和Ti6Al4V异种金属复合焊接方法，其特征在于，步骤(5)中，摩擦搅拌焊接过程中，控制搅拌针端部穿过铌镀层并且扎入Ti6Al4V合金板，使三种金属同时发生热塑性变形并进行焊接；搅拌摩擦焊接的参数为焊具的转速为1500r/min，焊接速度为4mm/s，搅拌头倾角为1°，搅拌头肩部后缘挤入工件深为0.3mm。

6.如权利要求1所述的一种NiTi和Ti6Al4V异种金属复合焊接方法，其特征在于，步骤(6)中，激光功率350～400W，激光控制电流40～100A，脉冲宽度10～20ms，脉冲频率2～10Hz。