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          金屬基復(fù)合材料激光誘發(fā)反應(yīng)焊接研究
          
						
          
				作者：
				時(shí)間：2013-05-11
				來源：網(wǎng)絡(luò)
				
				
				
				
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			用常規(guī)的熔化焊焊接金屬基復(fù)合材料時(shí)，由于復(fù)合材料的增強(qiáng)體與熔化的基體金屬接觸時(shí)間過長，易加速增強(qiáng)體與基體之間的化學(xué)反應(yīng)，常常導(dǎo)致兩者間的嚴(yán)重?cái)U(kuò)散以及增強(qiáng)體的分解，甚至完全破壞。此外，焊接區(qū)常出現(xiàn)較大的氣孔，使接頭強(qiáng)度有所下降。因此，這些焊接方法不宜用于結(jié)構(gòu)的焊接。其他連接技術(shù)如擴(kuò)散焊、摩擦焊、電子束焊和電阻焊等［1］，盡管已被證明是有效的連接方法，但由于這些方法或需要復(fù)雜的專用設(shè)備、或要求特殊的接頭形式、或?qū)讣Y(jié)構(gòu)要求高等原因，在實(shí)際應(yīng)用中受到很多限制。機(jī)械連接常常也是一種有效的方法，然而這種連接因韌性差并易形成應(yīng)力集中可能導(dǎo)致災(zāi)難性破壞。 

          盡管激光焊接具有總的熱輸入低、能量密度高、焊接速度高、變形小和熱影響區(qū)小等許多優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)被用于SiC增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接時(shí)，仍存在著強(qiáng)烈的界面反應(yīng)，形成Al4C3脆性相而使接頭性能變差的問題。為了解決這一難題，國內(nèi)外目前主要采用改變激光參數(shù)來減緩界面反應(yīng)［2,3］，或是選用基體含Si量高（如A356，6061）的鋁基復(fù)合材料來抑制界面反應(yīng)［4］，然而這兩種方法并不能完全消除增強(qiáng)體（SiC）與基體金屬（Al）間的有害反應(yīng)產(chǎn)物Al4C3。 

          1試驗(yàn)條件及方法 

          試驗(yàn)用的材料為2124Al＋20vol%SiCp鋁基復(fù)合材料，其熱處理狀態(tài)為“固溶處理＋人工時(shí)效”，增強(qiáng)體SiC顆粒的平均直徑為3μm，其金相組織如圖1所示。 
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          圖1鋁基復(fù)合材料的金相組織
          焊接用的激光器為Nd∶YAG脈沖固體激光器。激光參數(shù)為：波長為1.06μm，平均功率小于100W，最大單脈沖能量為20J，脈沖頻率為10次／秒，脈寬為2.5ms，發(fā)散角＜6mrad，焦點(diǎn)位置在試樣表面上。 

          采用的焊接方法為：①不加填料的常規(guī)激光焊; ②激光誘發(fā)反應(yīng)焊——為了排除其他元素的加入增加反應(yīng)焊接的復(fù)雜性，僅在焊縫中加入純鈦。試件尺寸40mm×10mm×2mm。接頭形式為對焊。 

          基體及焊縫的相結(jié)構(gòu)分析是在日本理學(xué)D／MAX-RA轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀上進(jìn)行的，以Cu為靶，石墨為單色器，電壓和電流隨試樣的不同而變化。 

          2試驗(yàn)結(jié)果與分析 

          圖2和圖3分別為常規(guī)激光焊的焊接接頭組織和相分析結(jié)果。圖4和圖5分別為激光誘發(fā)反應(yīng)焊的焊接接頭組織和相分析結(jié)果。 
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          圖2常規(guī)激光焊焊接接頭的組織 
          （激光功率：40W，焊接速度：120mm/min）
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          圖3常規(guī)激光焊焊接接頭X射線衍射圖
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          圖4激光誘發(fā)反應(yīng)焊接接頭組織 
          （激光功率：40W，焊接速度：120mm/min） 
				
            
          
                
			
							
          
                
			            
          
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