形状记忆合金由于其独特的形状记忆效应和超弹性及优良的抗腐蚀性,在机械电子工业,航空航天,能源开发以及交通运输等领域获得了广泛的应用。但传统的熔焊连接方法易形成脆性金属间化合物,还会改变合金的相变行为,降低合金的力学性能和热机械稳定性影响应用。超声波焊焊接,作为一种固相焊接技术,具有时间短、能耗低的特点,近年来得到了广泛关注。本文在设定焊接能量1000J,焊接压力0.4MPa,焊接振幅55μm参数下,通过添加Al中间层实现了Ni Ti形状记忆合金的良好的超声波焊接。本文首先研究了Ni Ti加Al中间层超声波焊接接头组织、相变行为、力学性能、连接机理和焊前Ni Ti表面激光处理对接头成形的影响。结果表明:接头界面连接均匀,没有金属间化合物生成。接头焊合区室温下为完全的奥氏体结构。接头的主要连接机制是剪切塑性变形引起的金属键合及微焊缝的形成和扩展。焊前激光处理更为促进界面金属键合,主要表现在在超声波焊后Al中间层厚度的变化。拉伸断裂从矩形焊接区域的两端开始,激光处理后的Ni Ti可以承受更大的应变。接头均为相同的界面断裂模式,为韧性和脆性断裂混合状态。其次研究了焊后热处理对Ni Ti超声波点焊接头的微观组织,相变行为及拉伸性能的影响。热处理后接头焊合区在室温下为奥氏体和马氏体混合结构,并表现出两步的B2→R相→B19’相变。90min热处理接头生成了Al3Ti IMCs。与未热处理接头相比,弥散分布的Ni4Ti3沉淀物提高了相变温度。热处理45min和90min的接头的极限拉伸载荷分别增加了12.8%和66.0%,这种增加归因于形成了长度小于100nm的Ni4Ti3沉淀。最后建立了加Al中间层的Ni Ti超声波焊接三维有限元模型,通过热—应力耦合分析,研究超声波焊接过程中的温度场和应力应变场。发现有限元温度模拟结果与热电偶测温结果吻合较好,表明该模型可以准确地模拟焊接过程中温度演化。焊接过程中Al中间层并没有熔化,接头为固相连接。Al中间层在焊接区域中心存在明显的应力应变集中,表明Al中间层发生了剧烈塑性变形。Ni Ti板应力应变以焊头尖齿为中心呈椭圆形分布,界面尖齿下方区域主要发生摩擦,周围区域以塑性变形为主,但仍远低于Al中间层塑性变形程度。