铝与镍合金的真空环境激光焊接特性研究

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1、硕士学位论文铝与镍合金的真空环境激光焊接特性研究LASERWELDINGCHARACTERISTICSOFALUMINUMANDNICKEL-BASEALLOYSUNDERVACUUMENVIRONMENT彭根琛哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG456.7学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工程硕士学位论文铝与镍合金的真空环境激光焊接特性研究硕士研究生：彭根琛导师：李俐群教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIn

2、dex:TG456.7U.D.C:621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringLASERWELDINGCHARACTERISTICSOFALUMINUMANDNICKEL-BASEALLOYSUNDERVACUUMENVIRONMENTCandidate:PengGenchenSupervisor:Prof.LiLiqunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MaterialEngineeringAffiliation:

3、SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要铝合金激光焊接过程中易产生等离子体，造成激光能量衰减及匙孔的不稳定，进而降低焊缝熔深及产生气孔；而高温镍合金由于其流动性差，在激光焊接中等离子体不稳定，焊缝难于成形。真空环境可以有效的抑制等离子体的生成，获得大深宽比的焊缝，故而本文以铝合金与镍基高温合金为研究对象，研究两种材料的真

4、空激光焊接特性。本文以6mm厚和10mm厚A5083铝合金、10mm厚的镍基高温合金为研究对象，对比研究了真空环境与大气环境下激光焊接特性，包括焊缝成形、等离子体形貌、气孔率和力学性能等。研究结果发现在真空环境可以获得更大的熔深，焊缝表面光亮、无氧化，气孔率极低，焊接时无等离子体，过程稳定。进一步，以铝合金材料为研究对象，系统研究了真空度对铝合金激光焊接熔深、等离子体形态、气孔率的影响规律。研究结果表明，随着真空度的提高，熔深增大，等离子体体积减小并且稳定性提高，焊缝气孔率降低，力学性能有所增强。对于不同的材料进行激光焊接时，都存在一个较低的临界

5、真空度110Pa，当真空度超过此值时，真空度对焊接质量的影响变化不大，并且该临界值的大小与材料的种类和激光功率的关系不大。由此证明了激光焊接在低真空环境下即可实现焊接质量的显著改善。最后，本文从真空环境下粒子碰撞特征、散热问题和对金属材料沸点变化等方面阐述了真空度对金属材料激光焊接特性产生显著影响的原因；从真空度对金属材料挥发速率的影响和等离子体中电子密度的变化等角度来揭示临界真空度存在的相关原因。关键词：真空环境；焊缝成形；等离子体；气孔率；临界真空度-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractUndertheatmosphericen

6、vironment,Aluminumalloywillproduceslargerplasmaduringthelaserweldingprocessandispronetocausetheinstableofthekeyholeandfadingofthelaserpower,whichmakesfurthereffectsonreducingpenetrationandproducesporosity.Asforthenickelbasesuperalloy,itisdifficulttoformwellduringthelaserweldi

7、ngprocessbecauseofitspoorliquidlyandtheinstableplasmas.Whilethevacuumenvironmentcaneffectivelyinhibitthegenerationofplasmaandgainsgreaterpenetration,andthenimprovetheweldingquality.ThepapermainlystudiesonvacuumlaserweldingcharacteristicsofmetalmaterialsbasedonAluminumalloyand

8、Nickelbasesuperalloy.MakeA5083being6mmand10mmthickand10mmthickNickel