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TiNi合金和不锈钢异种材料直接焊接时裂纹敏感性很大,以纯Ni丝为填充材料、采用微激光可以实现超薄TiNi合金/不锈钢异种材料的良好焊接,在此基础上改变焊接工艺参数,不同参数下焊缝和两侧母材间的界面结构不同,而且接头性能也有较大差异。本文通过光学显微镜、SEM、XRD等分析方法,研究了不同工艺参数下接头两侧界面形貌演变规律、界面区内组织和接头性能的变化规律,探索了工艺参数和界面结构以及接头抗拉强度三者之间的相关性。此外,还通过焊前预热和焊后回火热处理,研究了改变工艺措施对接头组织性能的影响。得到如下主要结果:单一改变激光功率时,不同功率时接头两侧的界面形貌归类为两类特征界面形貌:当功率小于14.4W时,接头未熔透。(1)当功率为14.4W~17.6W时,焊缝成形良好,在TiNi合金母材与焊缝的界面中部存在较长的犄角将界面分为上下两段弧,上段界面线曲率半径大,弧线较平缓,下段界面圆弧较陡,犄角处的界面线近似平行于上下表面;不锈钢侧界面线分别为上中下三部分圆弧组成。此类的接头抗拉强度均在340MPa以下;(2)功率为17.6W~20W时,TiNi合金界面中部存在较小犄角将界面分为上下两段弧,犄角朝上垂直于上表面,上段圆弧曲率半径较小,弧度变得较陡,下段圆弧近似直线;不锈钢侧界面变为两段弧组成。此类接头两侧界面形貌对应的接头性能较好,接头抗拉强度高于340MPa。当功率大于20.8W时,接头出现塌陷,严重降低接头抗拉强度。单一改变脉冲宽度时,不同脉宽下接头两侧界面可归类为三种典型界面形貌:脉宽小于4.3ms时,接头未熔透。(1)脉宽为4.3ms~5.1ms时,接头两侧界面形貌与功率为14.4ms~17.6W之间的界面形貌相似,但不锈钢侧界面中部连着未完全脱离的母材。(2)脉宽为5.1ms~6.2ms时,TiNi合金母材与焊缝之间的界面依然分为两段,此时接头上段界面弧长增加,界面中的拐角移向下表面,下段界面弧短且垂直于下表面。不锈钢母材与焊缝间的界面近似与TiNi合金侧界面对称分布,此类界面形貌对应的接头性能较好,抗拉强度高于340MPa。(3)当脉宽大于6.6ms时,接头两侧界面中犄角消失,整个界面为一段近似直线的圆弧,并与下表面夹角在60度左右。当焊接热输入为5.2J~9.4J之间,匹配激光功率为14.4W~20.8W、脉冲宽度为4.5ms~7.3ms时,能够获得成形良好的焊接接头。其中焊接热输入为6.1J~6.8J,匹配激光功率17.6W~19.2W,脉冲宽度4.5ms~5.1ms之间,或者热输入为7.0J~8.4J,匹配激光功率16W~17.6W,脉宽5.4ms~6.2ms范围内时,接头抗拉强度高于350MPa,此时TiNi合金母材与焊缝间的界面区内组织按大小、分布形态可分为三层。当激光功率为16W,脉宽为5.1ms,频率为4.5Hz时,焊接接头抗拉强度仅为251MPa,焊前对接头进行330℃预热时接头的抗拉强度可提高到359MPa。当功率为18.4W,脉宽4.5ms,频率4.5Hz时,接头抗拉强度为361MPa。焊后对接头进行回火热处理,当回火温度为450℃时,接头最大抗拉强度为402MPa,高于单一改变工艺参数强度的最大值。