激光表面毛化对Ti/K9玻璃扩散焊接头性能的影响

作者：王美荣^*; 陈敏; 蒋嘉豪; 宋晓国; 唐冬雁; 曹健

来源：机械工程学报, 2023, 59(14): 130-137.

• 扩散连接
• K9玻璃
• 工业纯钛
• 激光表面毛化
• 显微结构

针对Ti与K9玻璃因化合键差异难以形成有效连接的问题，采用纳秒激光毛化处理工艺改变Ti表面结构，实现了其与K9玻璃的真空扩散连接。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机等分析测试技术手段对激光表面毛化后的Ti表面及Ti/K9玻璃接头的微观组织形貌、物相组成以及力学性能进行表征。结果表明，Ti经激光毛化处理后，形成横纵交错的刻痕，刻痕附近发生熔化再结晶产生凸起，并伴随Ti-O化合物及Ti-N化合物生成；随着激光加工次数增加，Ti-N化合物含量增加而Ti-O化合物含量减少，接头剪切强度呈现先升高后降低的趋势，表明Ti-N化合物含量过多会引起接头强度降低；当激光扫描次数为15次时，接头剪切强度达到最大值，为13.1 MPa；经能谱分析，在Ti/K9界面处伴随有Ti、Si等元素的扩散和化学反应。采用激光蚀刻技术有助于增强元素的活性，在一定程度上促进了元素扩散和化学结合。

• 单位
  哈尔滨工业大学; 哈尔滨工业大学（威海）; 先进焊接与连接国家重点实验室