[发明专利]一种异种金属材料焊接前的预处理方法、异种金属材料焊接产品及其焊接方法

说明书

本发明公开了一种异种金属材料焊接前的预处理方法、异种金属材料焊接产品及其焊接方法。属于焊接技术领域。预处理方法是在焊接前，采用超快激光对异种金属材料中熔点更高的金属材料的待焊接界面进行超快激光扫描预处理以在待焊接界面形成微纳复合结构。焊接方式为熔钎焊或钎焊。超快激光的脉冲宽度为10‑500fs。该微纳复合结构可提高焊接过程中钎料在高熔点金属表面的浸润铺展性能，调控界面金属间化合物种类及厚度，提高焊接质量。同时，微纳复合结构可在焊接界面上形成“机械咬合”结构，在一定程度上也可以改善焊接质量。包括上述预处理方法的焊接方法，能够实现异种金属的高质量连接，获得质量较优的焊接接头。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种异种金属材料焊接前的预处理方法、异种金属材料焊接产品及其焊接方法。

背景技术

现代工业对构件性能提出了更高、更苛刻的要求，除常规力学性能外，还要求具有良好的耐磨、耐腐蚀、导热、导电等性能，多层次、轻量化、功能一体化和低成本设计与制造正成为当下材料研究的前沿。单种金属材料很难同时满足这些使用要求，异种材料连接件能够最大限度地利用材料各自的优点，起到“物尽其用”的效果，在满足不同工作条件对材料要求的同时，还能节约成本。目前，异种金属材料连接件在航空航天、轨道交通、电力工业等领域具有广阔的应用前景。

对于异种金属焊接，因其物理和化学性能差异较大，传统的熔化焊难以实现有效连接。目前，熔钎焊已成为异种金属材料焊接的有效方法之一。在熔钎焊过程中，通过严格控制热输入使低熔点金属或钎料熔化，而高熔点金属不熔化，熔化的低熔点金属或钎料在固相的高熔点金属表面发生冶金反应，最终通过钎焊的形式实现二者的连接。

但目前的焊接方法不能获得焊接质量优异的异种金属材料焊接产品。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一包括提供一种异种金属材料焊接前的预处理方法以解决上述技术问题。

本发明的目的之二包括提供一种包括上述预处理方法的异种金属材料的焊接方法。

本发明的目的之三包括提供一种异种金属材料焊接产品，其具有较高的焊接质量。

本申请可这样实现：

第一方面，本申请提供一种异种金属材料焊接前的预处理方法，焊接前，采用超快激光对异种金属材料中熔点更高的金属材料的待焊接界面进行超快激光扫描预处理以在待焊接界面形成不同类型的微纳复合结构。

其中，焊接方式为熔钎焊或钎焊。

超快激光的脉冲宽度为10-500fs。

在可选的实施方式中，超快激光扫描预处理包括：将线状扫描光斑在熔点更高的金属材料的所述待焊接界面按预设的线间距进行扫描运动，扫描过程中激光焦点位于所述待焊接界面上且激光束的入射方向与待焊接界面的夹角呈80-100°。

较佳地，扫描过程中激光束的入射方向与待焊接界面垂直。

在可选的实施方式中，线状扫描光斑由超快脉冲激光发射的点状激光光斑经扫描振镜及场镜聚焦后形成。

在可选的实施方式中，线状扫描光斑沿直线方向周期扫描运动。

在可选的实施方式中，超快激光扫描的处理条件包括：超快激光器的输出功率为1-30W，频率为5-600kHz，波长为200-2500nm，振镜的扫描速度为20-8000mm/s，扫描线间距为0.01-0.2mm。

在可选的实施方式中，金属材料包括铝、铜、钛和钢中的任意一种金属或上述金属的合金。

在可选的实施方式中，微纳复合结构包括周期性条纹结构、三角锥结构、孔洞结构中的至少一种。