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金属基复合材料激光诱发反应焊接研究(上)
作者:bearingpower 发表时间:2010-12-12
金属基复合材料激光诱发反应焊接研究(上)关键字:激光焊接 用常规的熔化焊焊接金属基复合材料时,由于复合材料的增强体与熔化的基体金属接触时间过长,易加速增强体与基体之间的化学反应,常常导致两者间的严重扩散以及增强体的分解,甚至完全破坏。此外,焊接区常出现较大的气孔,使接头强度有所下降。因此,这些焊接方法不宜用于结构的焊接。其他连接技术如扩散焊、摩擦焊、电子束焊和电阻焊等,尽管已被证明是有效的连接方法,但由于这些方法或需要复杂的专用设备、或要求特殊的接头形式、或对焊件结构要求高等原因,在实际应用中受到很多限制。机械连接常常也是一种有效的方法,然而这种连接因韧性差并易形成应力集中可能导致灾难性破坏。 尽管激光焊接具有总的热输入低、能量密度高、焊接速度高、变形小和热影响区小等许多优点,但当被用于SiC增强铝基复合材料的焊接时,仍存在着强烈的界面反应,形成Al4C3脆性相而使接头性能变差的问题。为了解决这一难题,国内外目前主要采用改变激光参数来减缓界面反应,或是选用基体含Si量高(如A356,6061)的铝基复合材料来抑制界面反应,然而这两种方法并不能完全消除增强体(SiC)与基体金属(Al)间的有害反应产物Al4C3。 1试验条件及方法 试验用的材料为2124Al+20vol%SiCp铝基复合材料,其热处理状态为“固溶处理+人工时效”,增强体SiC颗粒的平均直径为3μm,其金相组织如图1所示。http://mw1950.com/res/20071019102617208 图1铝基复合材料的金相组织 焊接用的激光器为Nd∶YAG脉冲固体激光器。激光参数为:波长为1.06μm,平均功率小于100W,最大单脉冲能量为20J,脉冲频率为10次/秒,脉宽为2.5ms,发散角<6mrad,焦点位置在试样表面上。 采用的焊接方法为:①不加填料的常规激光焊;②激光诱发反应焊为了排除其他元素的加入增加反应焊接的复杂性,仅在焊缝中加入纯钛。试件尺寸40mm×10mm×2mm。接头形式为对焊。 基体及焊缝的相结构分析是在日本理学D/MAX-RA转靶X射线衍射仪上进行的,以Cu为靶,石墨为单色器,电压和电流随试样的不同而变化。 2试验结果与分析 图2和图3分别为常规激光焊的焊接接头组织和相分析结果。图4和图5分别为激光诱发反应焊的焊接接头组织和相分析结果。http://mw1950.com/res/20071019102618769http://mw1950.com/res/20071019102625196 图2常规激光焊焊接接头的组织(激光功率:40W,焊接速度:120mm/min)http://mw1950.com/res/20071019102625770 图3常规激光焊焊接接头X射线衍射图http://mw1950.com/res/20071019102628240http://mw1950.com/res/20071019102633477 图4激光诱发反应焊接接头组织(激光功率:40W,焊接速度:120mm/min)http://mw1950.com/res/20071019102633319 图5激光诱发反应焊焊接接头X射线衍射图- 市场一部:022-58519722
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