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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本发明涉及一种采用镍基高熵合金中间层的钢‑铝合金激光焊接方法，属于异种材料焊接技术领域。以镍基高熵合金金属箔片作为中间层材料。镍基高熵合金金属箔片的高熵效应以及高热阻效应，控制在焊缝熔合区内部不产生金属间化合物，金属间化合物仅在熔合区与铝合金界面处生成。镍元素与硅元素的添加，降低界面处Fe‑Al金属间化合物的生成，生成韧性更好的Ni‑Al‑Si相，提高界面处的冶金反应，进而提高接头的力学性能。采用激光束A，B，C同时焊，既增加钢板与铝合金板界面处的连接面积又确保熔融状态的铝对界面进行充分润湿铺展。提高搭接接头抗剪切强度的同时又避免裂纹、气孔等缺陷的产生。

主权项：1.一种采用镍基高熵合金中间层的钢-铝合金激光焊接方法，其特征在于：以镍基高熵合金金属箔片（3）作为钢板（1）与铝合金板（2）异种金属激光焊接的中间层材料，通过添加镍元素与硅元素，使脆硬Fe-Al金属间化合物转变为Ni-Al-Si相，提高生成金属间化合物的韧性；采用钢板（1）在上、铝合金板（2）在下的搭接形式，精确调控激光束A（4）、激光束B（5）的热输入与角度，增加搭接接头界面处的连接面积，进而提高接头的抗剪切强度；精确调控激光束C（6）的热输入，通过热传导作用，使得搭接界面下的铝合金发生熔化而镍基高熵合金金属箔片处于固相，以确保熔融状态的铝对搭接界面进行充分润湿铺展，避免裂纹、气孔缺陷的生成；所述镍基高熵合金金属箔片为CoTiCuNixSiy，其厚度范围为0.01mm~0.5mm；其中x为Ni元素的摩尔比，y为Si元素的摩尔比；x、y的取值范围为0＜x≤2，0＜y≤1；所述激光焊接是：激光束A的圆形光斑（4-1）的半径R1与激光束B的圆形光斑（5-1）的半径R2相等，0mm＜R1≤1.0mm；激光束C的圆形光斑（6-1）的半径R3是激光束A的圆形光斑（4-1）半径R1的1.5~2.0倍；激光束A的圆形光斑（4-1）、激光束B的圆形光斑（5-1）在钢板（1）上表面处于相交或相切或相离的状态；当激光束A的圆形光斑（4-1）、激光束B的圆形光斑（5-1）相切或相交时，相交距离d2与R1的比例为：大于0%、小于等于100%；当激光束A的圆形光斑（4-1）、激光束B的圆形光斑（5-1）相切或相离时，相离距离d3与R1的比例为：大于0%、小于等于50%；控制激光束A、B的入射角α1=α2，角度变化范围为40º~90º，使得在铝合金侧的熔深为铝合金板厚度的12~23；减小α1与α2的角度，以增加搭接接头界面处的连接面积，有助于搭接接头的力学性能的提升；控制激光束C的入射角α3为90º；所述的激光焊接为两束以上激光束同时焊接，即：将激光束A的圆形光斑（4-1）与激光束B的圆形光斑（5-1）同时并排置于上层的钢板（1）表面，激光束C的圆形光斑（6-1）与激光束A的圆形光斑（4-1）、激光束B的圆形光斑（5-1）的距离d1为钢板（1）板厚的0.5~1倍；激光束A的功率P1与激光束B的功率P2相等；激光束C的功率P3是激光束A的功率P1的14~34；所述的钢板（1）与铝合金板（2）为等厚板或为不等厚板：当等厚时，钢板（1）与铝合金板（2）厚度范围为：大于0mm、小于等于2mm，中间层的镍基高熵合金金属箔片（3）的厚度为0.01mm~0.2mm，调节激光束A的圆形光斑（4-1）、激光束B的圆形光斑（5-1）处于相切或相离状态，并调节相离距离d3大于0mm、小于等于0.5mm，0mm＜d1≤1mm；钢板（1）与铝合金板（2）的厚度范围为2mm~6mm，镍基高熵合金金属箔片（3）的厚度为0.2mm~0.5mm，调节激光束A的圆形光斑（4-1）、激光束B的圆形光斑（5-1）处于相切或相交状态，并调节相交距离d2大于0mm、小于等于1.0mm，d1为1mm~6mm；当钢板（1）与铝合金板（2）不等厚时，钢板（1）的厚度范围为：大于0mm、小于等于2mm，铝合金板（2）的厚度小于3mm，中间层的镍基高熵合金金属箔片（3）的厚度为0.01mm~0.2mm，调节激光束A的圆形光斑（4-1）、激光束B的圆形光斑（5-1）处于相切或相离状态，调节相离距离d3为：大于0mm、小于等于0.5mm，0mm＜d1≤1mm；钢板（1）的厚度范围为2mm~6mm，铝合金板（2）的厚度小于3mm，中间层的镍基高熵合金金属箔片（3）的厚度为0.2mm~0.5mm，调节激光束A的圆形光斑（4-1）、激光束B的圆形光斑（5-1）处于相切或相交状态，并调节相交距离d2大于0mm、小于等于1.0mm，d1为1mm~6mm。

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