鈦/鋁異種合金激光焊接研究

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(1.華南師范大學 廣東省微納光電子功能材料與器件重點實驗室，廣東 廣州510006；2.深圳市聯贏激光股份有限公司，廣東 深圳510000)

0 前言

在汽車、航空等領域，鈦合金是應用非常廣泛的金屬。為了實現輕量化，鈦合金和鋁合金的連接受到越來越多的關注和重視。與攪拌摩擦焊、電阻點焊、擴散焊和超聲波焊等焊接方法相比，激光焊具有可控性好、熱輸入量小等特性，特別是光纖激光器，還具有較好的光束質量和穩定性，可以對熱輸入量進行合理的控制和分配。

由于鈦合金和鋁合金的物理與化學性能差異較大導致其焊接極其困難。首先，鈦合金在不同溫度下與空氣中的氫氣、氮氣和氧氣等發生反應形成脆性化合物，嚴重的降低了接頭的抗拉強度，所以合理的氣體保護方式是鈦/鋁異種合金焊接的關鍵之一。其次，鈦/鋁異種合金易生成一層較厚的脆性金屬間化合物，嚴重的影響了焊縫的力學性能，因此減少金屬間化合物的生成是鈦/鋁異種合金焊接的關鍵。Majmndar B等人[1]以CO2激光器作為激光源，在鈦/鋁界面加入鈮薄片進行對接焊試驗，研究發現添加鈮薄片可以有效的阻止鈦/鋁的相互擴散，從而達到減少金屬間化合物生成的目的，但是接頭強度仍不高，而且復雜的工藝和昂貴的成本很難得以實用。Chen等人[2]利用散焦CO2激光束作為激光源，Al-12Si作為焊絲對鋁和鈦進行對接焊試驗，研究發現界面化合物的種類和厚度都對焊縫性能有極大的影響。國內外研究學者大多都以加入不同中間層和焊絲去減少脆性化合物的產生，但是從熱量的輸入和分配著手去減少脆性化合物從而改善接頭力學性能的研究還較少?！?br>