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毕业设计（论文）译文 题目名称：不同含量FAgCuZnCdSn和烧结工艺对金刚石胎体性能的影响 学院名称：材料与化工学院 班 级：材控092 学 号：200901514228 学生姓名：刘光辉 指导教师：史光远 张冠星 2013 年 03月 铜基钎料激光钎焊中激光能量输入模式对接合界面特性的影响 李俐群 封小松 陈彦宾 摘要：在不同的激光加热模式下，可以用CuSi3作为填充金属的钎焊对1mm厚的镀锌钢板的凸缘对接接头进行焊接。这种接头界面的微观结构和元素分析可以用扫描电子显微镜进行研究。研究结果表明：圆形单光束激光光斑加热区没有发现明显界面，而在双光束激光光斑加热发现了层状Fe-Si系金属间化合物层的界面层。随着矩形激光光斑的照射，该接合界面层形成。该层的厚度大于双束钎焊层，而且形状是平坦的，这使得金属间化合物趋向蜂窝状晶体发展。此外，界面层的形状也取决于它在接头上的位置。在高的热输入模式下，树枝状或粒状的金属间化合物分散分布在相邻的接口，这种现象是由基体金属熔化引起的。根据结果，钎焊质量可以通过激光加热模式和过程处理来控制。 关键词：激光钎焊；界面特性；激光能量输入模式；焊接；镀锌铜板 1 引言 镀锌钢板的焊接相当困难，因为存在的Zn涂层具有低的熔点和气化温度。激光钎焊方法的发展提高了焊接效率和接头质量，比如接头强度，孔隙率，焊缝外观和抵抗腐蚀能力。在激光钎焊中，由于快速加热和低的能量输入而获得大的温度梯度。而在基体金属表面短时间存在的熔化的填充金属可在填充材料的润湿性和铺展性上导致一些问题，而且界面上的液体钎焊合金和基体金属会发生反应。 镀锌铜板的钎焊过程常用铜基钎焊合金作为填充金属，包括CuSi3,Cu3Si1Mn和56Cu8Mn26Zn。在金属惰性气体保护焊钎焊CuSi3中，再接合界面会发现Si元素，而且Fe2Si和Fe5Si3等金属间化合物将会在界面形成。Zn-Al系这类具有较低熔点的钎焊合金也常被用来作为填充金属，以保护锌涂层。用铜基钎焊合金可以获得更高的接头强度，但这个过程需要更严格的钎焊参数。提高激光能量输入模式以获得好的表面，并和保护锌涂层相结合以改善钎焊焊缝，这是激光钎焊研究的重点。 在传统的激光钎焊过程中，接头质量完全依赖于过程参数，比如激光能量和钎焊速度。随着激光光束形状技术的发展，在钎焊过程中控制激光能量密度在空间的分布成为可能，这可能提高钎焊质量和扩展焊接条件。在这项研究中，一束二氧化碳激光光束被形成圆形单光光束光斑，双光束光斑和矩形光斑，它提供了不同激光能量密度在空间的分布。在三种激光能量的照射下，钎焊过程完成，而且接口界面特性，表面元素分布和钎焊能量密度之间的关系都被进行了研究。 2 实验 用CuSi3丝作为填充金属。直径为1mm的CuSi3丝填充金属的组合物列于表1中。 表1 CuSi3填充金属的组成物（质量分数 %） 用热镀锌钢板作为基体金属，薄板的厚度是1mm，锌涂层的厚度是0.75mm。镀锌钢板常在汽车行业被组装成为凸缘对接接头。图1显示了激光钎焊过程的草图 图1 填 丝 激 光 钎 焊 用一个三千瓦的CO2激光板作为钎焊的热源。单光束激光和高斯能量分布是由一个抛物面形的镜子形成的，双光束光斑由一个分离反射镜形成，其中两个激光束的焦点距离是2mm。集成反射镜主要用于获得光斑尺寸为2x4mm的矩形光斑。表2显示了三种模式光束的能量分布草图。 图2 三种激光光束的能量密度分布 （a）单光束光斑 （b）双光束光斑 （c）矩形光斑 3 结果与分析 在填丝激光钎焊中，不同的激光光斑对应不同的能量密度分布和不同的过程参数。实验结果表明激光钎焊过程中，随着激光光束能量的空间分布的变化而呈现不同的性能。因此，通过比较三种激光加热模式，在选择过程参数时，要求钎焊过程稳定，并且可以获得好的钎缝外观。针对接合界面的特性，这三种激光光束的能量密度在空间分布对钎焊过程的影响被进一步研究。 3.1 圆形激光光光斑加热时的接合界面 图3显示了单光束激光照射时的接合界面的扫描电子显微图像，在这些图像中，左侧是钎缝，P表示激光功率，V是钎焊速度。图3（a）表示的是接口观察位置的草图。图3（b）和（c）中，表示位置A在不同加工参数下的接口。图3（d）和（e）中，表示相同接头在不同位置A和B的接口。从图3中可以发现，对于单光束光斑加热，随着热量的增加，没有明显的金属间化合物界面层和界面过渡区宽度的增加。当钎焊热量输入较大时，在接头的上部基体金属开始熔化。在同一时间，接口底部的反应仍是不够的。由此可以得出结论，单光束加热时，硬钎焊的