1。2 铜/不锈钢异种材料焊接存在的问题

对于铜与不锈钢异种金属焊接，由于两种材料的物理性质相差很大，熔点相 差达 400 ℃以上，使焊接难度增大，能否获得满意的焊接接头，取决于被焊金属 的物理性能、化学成分和所采用的焊接方法及工艺[3]。

由于铜与钢物理性能差异很大，铜的热导率是钢的 23。6 倍，在焊接时传递 到熔合区铜侧的热量会迅速向铜的外为传导，使处于熔合区的铜难以熔化，从而

使焊缝与母材不能很好的熔合，产生焊不透现象[4]。铜的线胀系数比钢略大，而 收缩率是钢的 2。35 倍，且铜的导热能力强，冷却凝固时变形量大，而焊接接头的 刚度大，则焊接变形受阻后就会产生很大的焊接应力，成为导致焊接裂纹产生的 力学原因[3]。论文网

根据金属学原理，元素之间是否相容对异种金属的焊接性起到关键作用，化 学元素间的溶解度的影响因素主要有元素之间的晶格类型、原子尺寸、晶格常数， 高温时铁与铜晶体结构均为面心立方结构、原子半径尺寸相近、晶格常数也接近， 故钢与铜的焊接性较好[5]。但在不锈钢和铜中存在着合金元素，如镍、钒、硅等 以及杂质元素，如硫、磷、氧等，在焊接过程中，这些合金元素与杂质元素易形 成各种低熔点共晶物，在焊缝凝固结晶的后期，这些低熔点共晶以“液态薄膜”的 形式存在于固态铜的晶粒边界，形成了薄弱地带，使焊缝金属在高温时的晶间结 合力大幅下降。 同时由于铜的导热系数比不锈钢大得多，需要较大的热输入才 能使铜熔化，这就增大了铜的热影响区宽度，在焊接接头中产生较大的应力，从 而使焊缝易产生热裂纹[6]。 在不锈钢的焊接热影响中易产生渗透裂纹，其原因主 要是液态铜渗入到不锈钢热影响区中以及焊接接头中存在着较大的拉应力。在铜 与不锈钢的焊接过程中，在不锈钢热影响区中碳原子的扩散能力比铬强得多，从 而易在晶界析出 Cr23C6 沉淀，在晶间造成贫铬现象，产生晶间腐蚀和半熔化区的 刀蚀，使焊接接头的耐腐蚀性能大幅降低[7]。 另外，在焊缝中偏铜一侧，由于晶 粒比较粗大，熔池脱氧量较少，形成的低熔点共晶物被推向柱状晶交界部位而聚 集析出，形成薄弱地带，从而使焊缝的强度和塑性显著降低[8,9]  。

1。3 铜/不锈钢异种材料连接的研究现状

1。4 激光焊接的特点及原理

激光焊是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法。由 于大量的新材料涌现以及现代工业的飞速前进，激光焊因其具有较高的能量密度、 较深的穿透度、超高的精度以及较强适应的性等优点在现代工业中应用非常广泛

[13]。激光焊在焊接一些重要的结构以及具有特殊性能的材料中发挥着非常重要

的作用，广泛应用于电子、航空航天、核动力等高新技术领域，成为现代焊接方 法中不可或缺的一部分。

1。4。1 激光焊接的特点

激光焊是一种用高能量密度的激光束作为焊接热源的熔焊方法。激光焊不仅 具有高的生产效率而且同时具有较高的焊接质量。与一般的焊接方法相比较，激 光焊具有以下特点[14]：

(1)激光焊时所产生的激光束的功率密度非常高，可以达到107W/cm2甚至更 高，所以具有非常快的加热速度，易于实现高速焊和深熔焊。同时由于激光光斑 直径小，加热范围小，因此在同等条件下焊件的热影响区较小以及所产生的焊接 变形和焊接应力也较小。

(2)激光作为一种电磁波可以发射和透射，可以利用棱镜、光导纤维等方法使 其进行偏转、聚焦以及传输，同时可以在衰减很小的条件下在空间中传播很长的 距离，因此特别适合于焊接微型零件，难以焊接的部位以及进行远距离焊接。