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NiTiNb形状记忆合金与TC4钛合金在航空、航天、汽车、生物医用材料等领域具有广阔的应用前景,但是NiTiNb同种材料以及NiTiNb/TC4异种材料焊接时,接头极易产生裂纹,严重制约了NiTiNb及其与TC4钛合金异种材料焊接结构的应用。论文对NiTiNb同种材料、以及NiTiNb/TC4异种材料激光微焊接时焊接裂纹敏感性、裂纹产生的原因、形成机理以及控制裂纹的措施进行了研究,得到如下主要结果:热轧态NiTiNb同种材料激光对接焊接时,表面杂质的存在是形成焊接裂纹的主要原因,通过去除表面杂质可控制焊接裂纹,获得成形良好的焊接接头。在此基础上,研究了焊接工艺对焊接接头性能的影响规律,并采用正交优化方法对焊接工艺进行了优化。当激光焊接平均功率为16.8W、脉宽为4.5ms、频率为4.5Hz时焊接接头的最大抗拉强度为880MPa,达到母材抗拉强度的95%。焊后对接头进行500℃真空退火后焊接接头的形状记忆性能达到母材的88%。NiTiNb/TC4异种材料激光焊时,焊接接头的裂纹敏感性很强,在焊缝刚好焊透的较小激光功率时,焊缝就出现了裂纹,通过改变激光工艺参数无法消除接头裂纹。当激光光斑偏向TC4一侧时,裂纹数量明显减少。横向裂纹源为熔合线附近的Ti2Ni相。Ti2Ni、NbNi3、TiNi三种化合物中,Ti2Ni的生成焓最小,吉布斯自由能最小,在焊接中不可避免。纵向裂纹是由于低熔点共晶在晶界富集产生液态薄膜,在较低的焊接应力作用下产生的结晶裂纹。通过添加Ni、Ti、Nb等填充材料可在不同程度上抑制NiTiNb/TC4异种材料激光微焊接时裂纹的形成。对于NiTiNb/TC4异种材料搭接接头,当TC4置于上部、中间预置50μm、100μm厚Ni片时,裂纹敏感性较大,而当NiTiNb置于上部时、中间预置50μm厚Ni片时焊缝中无裂纹,但是与下部母材搭接处存在脆性Ti2Ni相。对于NiTiNb/TC4异种材料对接接头,填入直径Φ300μm的纯Ni丝后,在TC4熔合线附近存在裂纹,在TC4一侧存在20μm宽的Ti2Ni相区,而NiTiNb一侧结合良好,接头最大抗拉强度为322MPa;填入直径Φ300μm的纯Ti丝后,焊缝表面存在微裂纹,在NiTiNb一侧存在10μm宽的Ti2Ni相区,接头最大抗拉强度为447MPa;填入直径Φ300μm的纯Nb丝后,焊缝成型良好、接头无裂纹等缺陷,接头最大抗拉强度为740MPa,达到了退火态TC4母材强度的82%。