NiTi形状记忆合金电弧熔融涂覆及微连接机理

NiTi形状记忆合金作为表面涂覆材料,有利于提高构件的耐磨和抗氧化性能。基于非熔化极氩弧焊(Tungsten inert gas welding,TIG)电弧熔融涂覆技术,分别采用常规直流、超高频脉冲(Ultra high-frequency pulsed,UHFP)电流两种模式,在TA1纯钛板表面沉积3层NiTi涂层。基于有限体积法,利用FLUENT建立计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真模型开展熔融涂覆工艺及微连接机理研究,模拟对比了两种电流模式下的熔池传热传质、NiTi熔滴过渡、熔覆涂层及微连接界面的Ni元素传输和分布规律,数值计算和试验结果吻合较好。结果表明,涂层主要由NiTi(B19’)和NiTi_(2)相组成,其中近等原子比的NiTi占主导地位;直流模式下涂层主要为粗糙的球状晶粒,而超高频模式下涂层为细化的树状晶粒,且超高频电流有助于熔池振动和元素均匀分布,并有效提升成形质量。