Автоматичне зварювання, 2022, №12



2022 №12 (03)

DOI of Article 10.37434/as2022.12.04

2022 №12 (05)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 12, 2022, с. 28-37

Отримання паяних з’єднань з нітинолу (Огляд)

С.В. Максимова, Б.В. Стефанів

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Сплави з ефектом пам’яті форми знаходять широке застосування у різних галузях промисловості, у тому числі в аерокосмічній, медичній, автомобільній та при виготовленні побутової електроніки. Використання цих матеріалів як елементів гібридних конструкцій є перспективним напрямком при створенні виробів з унікальним комплексом властивостей: високими механічними характеристиками, надпружністю, демпфуючою здатністю, підвищеною зносостійкістю та термомеханічною пам’яттю. При отриманні нероз’ємних з’єднань з нітинолу за допомогою зварювання утворюються крихкі фази типу Ti2Ni, які погіршують якість виробів. В даному огляді розглянуто можливості створення високоміцних нероз’ємних з’єднань нітинолу між собою і з іншими сплавами шляхом паяння. Основною перевагою паяння в порівнянні з іншими методами є те, що основні метали не плавляться і можна уникнути деяких структурних перетворень. При паянні нітинолу в навколишній атмосфері добре себе зарекомендували припої системи Ag–Cu–Zn-Sn–Ni з використанням флюсу 25AgCl–25KF–50LiCI. Особливо слід зазначити використання срібних припоїв і проміжних прошарків з чистих металів, наприклад, ніобію, який забезпечує міцний металургійний зв’язок з основним металом. При температурі паяння 1180 °С утворюється сплав на базі квазібінарної евтектичної системи NiTi–Nb, який забезпечує надійність паяним елементам при створенні прототипів надпружних стільникових форм з нікеліду титану. Бібліогр. 32, табл. 4, рис. 8.
Ключові слова:: нікелід титану (нітинол), сплави з пам’яттю форми (СПФ), припої, паяння, зварювання, змочування, інтерметалідні крихкі сполуки, міцність, структура


Надійшла до редакції 27.10.2022

Список літератури

1. Патон Б.Е., Калеко Д.М., Шевченко В.П. и др. (2006) Свариваемость сплавов системы Ni–Ti с эффектом памяти формы. Автоматическая сварка, 5, 1–10.
2. Jani, J.M., Leary, M., Subic, A.R, Gibson, M.A. (2014) A review of shape memory alloy research, applications and opportunities. Materials & Design, 56, 1078–1113.
3. Красовський В.П. (2009) Дослідження капілярних характеристик та плавка сплаву нікель–титан (NiTiNOL) з ефектом пам’яті форми. Адгезія розплавів і паяння матеріалів, 42, 95–102.
4. Акимов О.В., Нури С.М. (2015) Сплавы с эффектом памяти формы. История появления и развития, физика процесса их уникальных свойств. Вісник НТУ «ХПІ», 14 (1123) Серія «Нові рішення в сучасних технологіях», сс. 42–49.
5. Tillmann, W., Eilers, A., Henning, T. (2021) Vacuum brazing and heat treatment of NiTi shape memory alloys. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1147:012025. Doi: 10.1088/1757-899X/1147/1/012025
6. Разоренов С.В., Гаркушин Г.В., Канель Г.И. и др. (2011) Поведение никель-титановых сплавов с эффектом памяти формы в условиях ударно-волнового нагружения. Физика твердого тела, 53, 4, 768–773.
7. Massalski, T.B. (1990) Вinary Alloy Phase Diagrams, American Society for metals. (Ohiо: Metals Park: ASM International: СD).
8. Бледнова Ж.М., Степаненко М.А. (2012) Роль сплавов с эффектом памяти формы в современном машиностроении. Краснодар, РФ.
9. Chau, E.T.F. (2007) А Comparative study of joining methods for a SMART aerospace application. Eng. doctorate thesis. Cranfield University, UK.
10. Сенкевич К.С. (2017) Перспективы получения и применения гибридных конструкций и композитов из титановых сплавов и нитинола. Обзор. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия, 4, 71–78.
11. Zoeram, A.S., Mousavi, A. (2014) Laser welding of Ti–6Al– 4V to nitinol. Mater. Desig, 61, 185–190.
12. Akselsen, O.M. (2010) Joining of shape memory alloys. Shape Memory Alloys. SINTEF Materials and Chemistry, Ed. by Cismasin, C. InTech, Norway, 183–211.
13. Shiue, R.H., Wu, S.K. (2006) Infrared brazing of Ti50Ni50 shape memory alloy using gold- based braze alloys. Gold Bull., 39, 200–204.
14. Grummon, D.S., Shaw, J.A., Foltz, J. (2006) Fabrication of cellular shape memory alloy materials by reactive eutectic brazing using niobium. Mater. Sci. Eng., A 438-440, 1113– 1118.
15. Zhao, X.K., Tang, J.W., Lan, L. et al. (2009) Vacuum brazing of NiTi alloy by AgCu eutectic filler. Mater. Sci. Technol., 25, 1495–1497. https://doi.org/10.1179/174328409X405625
16. ASM Handbook: Alloy Phase Diagrams, 3, 1992, ASM International, Metals Park, Ohio, USA.
17. Tang, W., Sandstrom, R., Miyazaki, S. (2000) Phase Equilibria in the Pseudobinary Ti0.5Ni0.5-Ti0.5Cu0.5 System. J. of Phase Equilibria, Japan, 21(3), 227–234.
18. Watanabe, T, Sonobe, H. (1992) Brazing of Ni–Ti Type Shape Memory Alloy. Quarterly Journal of the Japan Welding Society, Japan, 10, 1, 95–101.
19. Shiue, R.K., Wu, S.-K. (2005) Infrared brazing Ti50Ni50 and Ti–6Al–4V using the BAg-8 Braze alloy. Mater. Trans., 46 (9), 2057–2066.
20. Li, M.G., Sun, D.Q., Qiu, X.M. et al. (2006) Effects of laser brazing parameters on microstructure and properties of TiNi shape memory alloy and stainless steel joint. Mater. Sci. Eng. A, 424 (1-2), 17–22. https://doi.org/10.1016/j. msea.2006.01.054
21. Lin, C., Shiue, R.K., Wu, S.-K, Yang, T.-E. (2019) Infrared Brazed Joints of Ti50Ni50 Shape Memory Alloy and Ti-15-3 Alloy Using Two Ag-Based Fillers. Materials, 12, 1603– 1614. Doi: 10.3390/ma12101603
22. Qiu, X.M., Li, M.G., Sun, D.Q., Liu, W.H. (2006) Study on brazing of TiNi shape memory alloy with stainless steels. J. Mater. Proc. Technol., 176, 8–12.
23. Humpston, G., Jacobson, D.M. (2004) Principles of Soldering. ASM International® Materials Park, Ohio, USA.
24. Shiue, R.K., Wu, S.K., Chen, S.Y. (2003) Infrared brazing of TiAl intermetallic using BAg-8 braze alloy. Acta Materialia, 51, 1991–2004.
25. Bewerse, C, Brinson, L.C., Dunand, D.C. (2015) Microstructure and mechanical properties of ascast quasibinary NiTi– Nb eutectic alloy. Mater. Sci. Eng. A, 627, 360–368.
26. Piao, M, Miyazaki, S, Otsuka, K., Nishida, N. (1992) Effects of Nb addition on the microstructure of Ti–Ni alloys. Mater. Trans., 33, 337–345.
27. Wang, Y., Cai, X.Q., Yang, Z.W. et al. (2017) Effects of Nb content in Ti–Ni–Nb brazing alloys on the microstructure and mechanical properties of Ti–22Al–25Nb alloy brazed joints. J. Mater. Sci. Technol., 33, 682–689.
28. Liu, S., Han, S., Wang, L. et al. (2019) Effects of Nb on the Microstructure and Compressive Properties of an As-Cast Ni44Ti44Nb12 Eutectic Alloy, Materials, 12, 4118.
29. Wang, L., Wang, C., Zhang, L.C. et al. (2016) Phase transformation and deformation behavior of NiTi–Nb eutectic joined NiTi wires. Scientific Reports. 6:23905. DOI: 10.1038/ srep23905
30. Grummon, D.S., Low, K.-B. Foltz, J., Shaw, J. (2007) New Method for Brazing Nitinol Based on the Quasibinary TiNi– Nb System. In: Proc. of 48th Conf. on AIAA/ASME/ASCE/ AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials (Honolulu, Hawaii, 23–26 April 2007).
31. Low, K.B. (2009) Reactive eutectic brazing of nitinol. Ph.D. Thesis, Michigan State University, USA.
32. Satoh, G., Brandal, G., Naveed, S., Yao, Y.L. (2017) Laser Autogenous Brazing of Biocompatible, Dissimilar Metals in Tubular Geometries J. Manuf. Sci. Eng., 139 (4), 041016, 1–16.

---

Реклама в цьому номері:

---