异种金属物理性质对激光焊接熔池的影响VIP免费

第23卷第4期2009年12月上海工程技术大学学报JOURNAIOFSHANGHAIUNIVERSITYOFENGINEERINGSCIENCEVo1．23NO．4Dec．2009文章编号：1009—444X(2009)04—0369—05异种金属物理性质对激光焊接熔池的影响向锋，于治水，陈洁，刘雷，王付鑫(上海工程技术大学材料工程学院，上海201620)摘要：异种金属材料的物理性质会对焊接冶金化的整个过程产生很大的影响．在综述几类异种金属激光焊接的研究现状时，主要分析了Cu和Fe，N和Ti，Cu和Ni，Fe和A1这几对异种金属间的熔点、导热系数和溶解度的差异，对激光焊接凝固后熔池的形状、成分变化和微观组织特征的影响．关键词：异种金属；激光焊接；焊接熔池中图分类号：TG457．1文献标志码：AImpactofPhysicalPropertiesofDissimilarMetalonLaserWeldingPoolXIANGFeng，YUZhi—shui，CHENJie，IIULei，WANGFu—xinAbstract：Thephysicalpropertiesofdissimilarmetalhavegreateffectonthewholeprocessofweldingmetallur—gY．Whilesummarizingthecurrentsituationofresearchonlaserweldingofseveraltypesofdissimilarmetals，thedifferencesofmeltingpoint，thermalconductivityandsolubilitybetweenCuandFe，NiandTi，CuandNiandFeandA1wereanalyzedrespectively，aswellastheirimpactontheshape，compositionchangesandmicrostruc—turecharacteristicsoflaserweldingpoolaftersolidification．Keywords：dissimilarmetal；laserwelding；weldingpool随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步，新材料、新工艺、新设备不断涌现，对零部件的性能提出了更高的要求_1]．采用异种材料的复合零部件，在性能与经济上优势互补，具有广阔的应用前景．如在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用T2铜管和不锈钢管焊接j，新一代航空发动机采用铬青铜与双相不锈钢电子束焊接l3等．但异种金属焊接要想获得良好的焊接接头，在当前还面临诸多的困难和挑战．这是因为异种金属的熔点、导热系数、线收稿日期：基金项目：作者简介：指导教师：膨胀系数和力学性能等，在物理性质上有很大的差异Ⅲ，容易对熔池造成许多不利影响．在焊接接头中产生应力集中，导致各种焊接裂纹的产生．如何解决这一问题，必须首先弄清楚异种金属的物理性质对焊接熔池的影响特征．1异种金属激光焊接的熔池形状Cu和Fe用扫描速度为8～169mm／s，功率为2009——06——10上海市教委第五期重点学科建设资助项目(J51402)向锋(1985一)，男，四川I达州人，在读硕士，研究方向为微束等离子弧焊接设备及工艺于治水(1960一)，男，山东青岛人，教授，博士，研究方向为新材料连接原理及工艺．上海工程技术大学学报第23卷5．5kW的C激光焊进行焊接，焊后熔池形貌如图1(a)所示．图中可见，Fe母材熔化得更多，而Cu母材的熔化量较少，整个熔池形状不对称．Cu侧最顶部的熔化范围偏离接头线大约500m，而Fe侧最顶部的熔化范围偏离接头线大约90(m．文献[7]研究了CO：激光焊焊接Ni和Ti异种金属的熔池形态和其中相的转变．实验参数为纯Ni和Ti块8cm×4cm×2cm(长×宽×高)，C02激光功率为5kw，焊接速度为1m／rain．焊接后，焊缝形态如图1(b)所示．图中Ni和Ti的焊接熔池同样也是不对称的，熔池中心在Ti侧，即靠近母材Ti侧的熔池宽度明显大于靠近母材Ni侧的熔池宽度．Ti侧最顶部的熔化范围偏离接头线大约3．3mm，而Ni侧最顶部的熔化范围偏离接头线大约2mm．文献Es2中，Cu和Ni激光焊接的实验参数，激光功率为3．5kW，激光束半径为()．5mm，扫描速度为0．008m／s．焊后熔池的宏观形貌如图1(c)所示．图中可见，熔池形状关于接头线是不对称的，Cu母材熔化得更少，而Ni母材熔化得更多．Cu侧最顶部的熔化范围偏离接头线大约400m，而Ni侧最顶部的熔化范围偏离接头线大约1500m．(a)Cu—Fe(b)Ti—Ni(c)Cu—Ni图1异种金属激光焊接焊缝纵断面宏观图Fig．1Macroscopiccross-sectionalviewofweldfordissimilarmetallaserwelding2异种金属激光焊接熔池的成分变化异种金属激光焊接后，其熔池中某一元素的含量(原子数分数，下同)会随位置的改变而不同．文献[6—8]都对此作了具体的研究．文献[6]中，Cu和Fe激光焊接后，熔池与界面处Cu成分变化情况...