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)，被廣泛應用于航空航天、通信、儀器和醫(yī)療器械領域。然而，單一的NiTi合金結(jié)構(gòu)無法滿足不同產(chǎn)品的性能要求。因此，NiTi合金常與具有優(yōu)異性能的不銹鋼(SS)連接，從而擴展其應用范圍。預置填充金屬(如Ni)的脈沖激光焊是連接NiTi和不銹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。相關研究表明，現(xiàn)階段NiTi/Ni/SS接頭強度最高僅為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脈沖激光焊接頭進行焊后熱處理，極大提升了其機械性能。850℃焊后熱處理接頭強度達到了NiTi母材的78%。相關論文以題為“Effects of post-weld heat treatment on the microstructure and mechanical properties of laser-welded NiTi/304SS joint with Ni filler”發(fā)表于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℃焊后熱處理NiTi/Ni/SS接頭斷裂發(fā)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于熱處理過程中NiTi側(cè)界面以及焊縫金屬成分的均勻化。由于Ti原子的擴散速率高于Ni原子，隨著焊后熱處理溫度的升高，更多的Ti原子從NiTi母材側(cè)擴散到焊縫金屬中，從而促進了NiTi側(cè)界面以及焊縫金屬中Ni3Ti相的生成, NiTi側(cè)界面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(tài)接頭，(b) 650°C焊后熱處理接頭，(c) 850°C焊后熱處理接頭，(d)各接頭典型拉伸曲線。插圖為接頭斷裂路徑。

圖2 接頭NiTi/Ni側(cè)界面微觀結(jié)構(gòu)：(a) 焊態(tài)接頭，(b) 650°C焊后熱處理接頭，(c) 850°C焊后熱處理接頭，(a1~c1)為(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(jié)構(gòu)：(b) 焊態(tài)接頭，(c) 650℃焊后熱處理接頭，(d) 850℃焊后熱處理接頭。插圖為圖（b~d）中的局部放大圖。