NiTi形狀記憶合金(SMAs)因其特殊的功能特性，如形狀記憶性能(SME)和超彈性(SE)，被廣泛應用於(yu) 航空航天、通信、儀(yi) 器和醫療器械領域。然而，單一的NiTi合金結構無法滿足不同產(chan) 品的性能要求。因此，NiTi合金常與(yu) 具有優(you) 異性能的不鏽鋼(SS)連接，從(cong) 而擴展其應用範圍。預置填充金屬(如Ni)的脈衝(chong) 激光焊是連接NiTi和不鏽鋼薄板最適合的方法之一。然而NiTi/Ni/SS接頭中，脆性金屬間化合物（如TiFe2、TiCr2）的存在，極大地降低了接頭的強度。相關(guan) 研究表明，現階段NiTi/Ni/SS接頭強度最高僅(jin) 為(wei) NiTi母材的44%。

近期，南昌航空大學陳玉華教授等通過對NiTi/Ni/SS脈衝(chong) 激光焊接頭進行焊後熱處理，極大提升了其機械性能。850℃焊後熱處理接頭強度達到了NiTi母材的78%。相關(guan) 論文以題為(wei) “Effects of post-weld heat treatment on the microstructure and mechanical properties of laser-welded NiTi/304SS joint with Ni filler”發表於(yu) Materials Science and Engineer A期刊。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921509319313310

研究表明，850℃焊後熱處理NiTi/Ni/SS接頭斷裂發生在NiTi母材處，其強度及延伸率分別達到643MPa、12%。其強度的提升主要歸功於(yu) 熱處理過程中NiTi側(ce) 界麵以及焊縫金屬成分的均勻化。由於(yu) Ti原子的擴散速率高於(yu) Ni原子，隨著焊後熱處理溫度的升高，更多的Ti原子從(cong) NiTi母材側(ce) 擴散到焊縫金屬中，從(cong) 而促進了NiTi側(ce) 界麵以及焊縫金屬中Ni3Ti相的生成, NiTi側(ce) 界麵以及焊縫金屬成分均勻化，提升了接頭強度。

圖1 接頭斷口形貌：(a) 焊態接頭，(b) 650°C焊後熱處理接頭，(c) 850°C焊後熱處理接頭，(d)各接頭典型拉伸曲線。插圖為(wei) 接頭斷裂路徑。

圖2 接頭NiTi/Ni側(ce) 界麵微觀結構：(a) 焊態接頭，(b) 650°C焊後熱處理接頭，(c) 850°C焊後熱處理接頭，(a1~c1)為(wei) (a~c)的局部放大圖。

圖3 (a) 不同熱處理接頭焊縫金屬X射線衍射圖。接頭焊縫金屬的微觀結構：(b) 焊態接頭，(c) 650℃焊後熱處理接頭，(d) 850℃焊後熱處理接頭。插圖為(wei) 圖（b~d）中的局部放大圖。