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激光熔钎焊技术是充分利用母材熔点差异,用以实现冶金性能差异较大异种金属焊接的新型方法,低熔点母材与焊缝金属是熔化焊接,高熔点母材与焊缝金属为钎焊连接。由于必须同时满足不同连接机制的加热需求,焊接热输入要求严格,钎焊界面反应控制困难。本文以能量纵向均匀分布的矩形焦斑激光为热源,以AlSi12为填充材料,采用激光熔钎焊新工艺实现了铝/钛异种材料的可靠对接连接。基于工艺试验分析了激光能量对接头成形特性影响。通过拉伸试验评定接头力学性能,并对断裂机制进行分析。针对易裂的接头界面部位,采用金相显微、SEM、EDS、XRD分析钎焊界面结构。依据界面结构,结合反应层生长原理,提出了钎焊界面的连接机理。试验结果表明:选取能量密度纵向均匀分布的矩形激光焦斑,且焦斑适当偏置铝一侧焊接时,容易获得双面焊缝均匀成形的接头。受激光直接辐照的顶部界面生成的金属间化合物层厚大,而仅靠熔融焊缝传热的底部界面金属间化合物层薄小。顶部界面反应层主要为锯齿状的金属间化合物层,大体可以分为两层:向焊缝金属生长的齿状或棒状的非连续层和紧邻钛母材的带状连续层。非连续层主要为Ti5Al12Si3金属间化合物;连续层为Ti7Al5Si12、Ti29Al23、Ti3Al金属间化合物混合层。接头断裂方式主要有三种:多数接头在焊缝金属发生准解理断裂;热输入过大时在钎焊界面反应层发生解理断裂;热输入较佳时在熔合区发生晶间断裂。界面结构和结合性能是影响断裂的本质因素。由于熔钎焊特殊的接头结构,底端界面结合相对薄弱且不可避免地存在应力集中,是断裂起源的主要部位。高能密度激光束加热作用下的底端界面反应增强,反应产物的“钉连作用”在一定程度上改善了界面的结合性能。利用高能密度激光热源的快速精确、局部加热特点,可以同时满足异种母材不同连接机制的加热需求,并且可以有效控制金属间化合物厚度层及形态分布,改善钎焊界面结合性能,显著提高接头整体抗拉性能。