[发明专利]一种基于脉冲激光预处理的异种合金激光熔钎焊接方法

说明书

本发明属于激光熔钎焊接领域，并具体公开了一种基于脉冲激光预处理的异种合金激光熔钎焊接方法，其包括步骤：S1、对A合金端面进行脉冲激光处理，使该A合金端面凹凸不平；S2、将A合金端面与B合金端面对接后进行激光熔钎焊，焊接时，激光作用在B合金一侧，使B合金熔化并填充至A合金凹凸不平的端面中，实现异种合金焊接；A合金的熔化温度高于B合金。本发明在焊接前，对熔化温度较高合金侧端面预先进行脉冲激光处理，使得连接界面由平直转为弯曲不平，在熔化温度较低合金侧进行激光熔钎焊，可在提高有效连接面积的同时，降低金属间化合物层厚度，改变金属间化合物相分布，显著提升异种合金的接头强度，实现高质量的异种合金焊接。

技术领域

本发明属于激光熔钎焊接领域，更具体地，涉及一种基于脉冲激光预处理的异种合金激光熔钎焊接方法。

背景技术

异种金属连接结构能够兼顾不同种类金属的优势，但目前异种金属连接存在很多问题。以钛-铝连接为例，钛-铝复合结构兼顾了钛合金比强度高、高温性能好、断裂韧性高等优点和铝合金密度低、成形性好、性价比高等优点，可满足高端装备结构轻量化、结构/功能一体化的要求，在大型飞机机翼结构、航天器管路系统、高铁及汽车等交通运输装备上具有重要的应用前景。焊接是制造Ti/Al复合结构的重要连接工艺，但Ti/Al焊接时，会在界面处反应生成TiAl₃、TiAl和Ti₃Al等脆性金属间化合物(IMC即脆性相)，致使接头强度、韧性等力学性能下降，难以满足服役要求。现有研究表明，这些脆性相既是Ti/Al界面结合的保证，又是接头断裂的根源。因此，脆性相成分及含量的控制是Ti/Al焊接研究的核心。

为解决异种金属连接难题，国内外研究学者开展了较多研究，发展了多种焊接工艺方法，主要包括：搅拌摩擦焊、扩散焊、爆炸焊、超声波焊、钎焊、熔钎焊等。相比于其他方法，激光熔钎焊具有工艺简单、适应性强等特点，得到了广泛研究。当前工艺研究主要是通过控制激光功率、焊接速度等工艺参数来控制脆性相含量，但由于可调参数制约，调控效果受限。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于脉冲激光预处理的异种合金激光熔钎焊接方法，其目的在于，提高异种合金有效连接面积，同时降低焊接后IMC层厚度，从而提升异种合金焊接接头强度。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于脉冲激光预处理的异种合金激光熔钎焊接方法，包括如下步骤：

S1、对A合金端面进行脉冲激光处理，使该A合金端面凹凸不平；

S2、将A合金端面与B合金端面对接后进行激光熔钎焊，焊接时，激光作用在B合金一侧，使B合金熔化并填充至A合金凹凸不平的端面中，实现异种合金焊接；其中，A合金的熔化温度高于B合金。

作为进一步优选的，所述A合金为钛合金，所述B合金为铝合金。

作为进一步优选的，脉冲激光处理参数为：激光功率60w～120w，扫描速度4mm/s～8mm/s，激光频率20kHz～40kHz，线宽50mm～100mm。

作为进一步优选的，脉冲激光处理后钛合金端面起伏范围为5mm～10mm范围内。

作为进一步优选的，激光熔钎焊参数为：激光功率3.5kw～3.8kw，焊接速度60mm/s～80mm/s，激光光束向铝合金一侧的偏移量为0.6mm～0.8mm。

作为进一步优选的，所述A合金的熔化温度比B合金的熔化温度高800℃以上。

作为进一步优选的，进行激光熔钎焊时，采用夹具将A合金和B合金夹紧。

作为进一步优选的，对A合金端面进行脉冲激光处理前，先对A合金和B合金进行预处理，包括如下步骤：对A合金和B合金进行打磨，然后在丙酮溶液中进行超声清洗，最后清洗干净并吹干。