铝/铜异种金属激光焊双熔池耦合成型及组织研究

采用IPG YLR型光纤激光器,对T2紫铜和LY16铝合金进行激光对接焊试验,探究焊缝成型及熔池的运动规律,分析焊接线能量、界面层宽度和耦合层宽度对接头力学性能的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析接头的组织形貌。结果表明:在铝/铜激光对接焊的试验中,熔池由于快速凝固,形成较大的温度梯度和浓度梯度,并在表面张力的作用下产生对流,使得焊缝出现双熔池,且在双熔池界面处存在机械咬合与冶金反应的耦合作用,提高了接头的力学性能。随着线能量的增大,界面层宽度和耦合层宽度均逐渐增大,接头的抗拉强度呈现出先升高后降低的趋势。当焊接线能量在1160 J·cm^(-1)时,界面层宽度为68μm,耦合层宽度为0.32 mm,抗拉强度为72MPa,此时接头具有优良的成型和连接质量。双熔池的耦合作用使得焊缝区分为铜侧熔池、铝侧熔池和界面层。其中,铜侧熔池以Cu的固溶体为主,铝侧熔池则主要为α(Al)固溶体和α(Al)+θ(Al_(2)Cu)共晶体,界面层可细分为三层:Ⅰ层主要化合物为平行层状的Al_(4)Cu_(9)相,Ⅱ层为条块状的Al_(2)Cu化合物,是Al/Cu接头界面层的主要组成部分,Ⅲ层则主要是紧密排列的珊瑚状的α(Al)+θ(Al_(2)Cu)的共晶组织。