Ti-6Al-4V鈦合金具有高比強(qiáng)度與優(yōu)異耐腐蝕性，Inconel 718鎳基高溫合金則兼具優(yōu)異高溫強(qiáng)度與熱穩(wěn)定性，二者均具有重要應(yīng)用前景。實(shí)現(xiàn)二者高質(zhì)量連接，可使同一構(gòu)件同時滿足輕量化與高溫服役能力，在高端裝備研制中應(yīng)用前景廣闊。然而，鈦合金與鎳基合金之間冶金相容性較差，直接焊接易生成大量脆性金屬間化合物，導(dǎo)致接頭韌性不足、承載能力受限。現(xiàn)有激光焊接技術(shù)雖可在一定程度上改善界面反應(yīng)，但仍普遍存在界面組織不均勻、脆性相難以有效抑制、接頭強(qiáng)度有限等問題。

　　針對上述問題，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究團(tuán)隊(duì)，提出了基于超細(xì)激光光斑能量調(diào)控的新型激光焊接方法，實(shí)現(xiàn)了界面微結(jié)構(gòu)重構(gòu)，顯著提升了Ti-6Al-4V/Inconel 718異種接頭力學(xué)性能。

　　研究團(tuán)隊(duì)采用單模超細(xì)激光光束結(jié)合單層Cu中間層進(jìn)行焊接，并通過熱輸入精準(zhǔn)調(diào)控實(shí)現(xiàn)界面組織優(yōu)化。研究表明，超細(xì)光斑可有效提高冷卻速率、縮小母材熔化范圍，并抑制Ni、Fe、Cr等元素向Ti/Cu界面擴(kuò)散，促進(jìn)Ti側(cè)過渡層由非均勻雙層脆性結(jié)構(gòu)向Ti–Cu梯度結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。該梯度結(jié)構(gòu)成分與硬度分布連續(xù)，可有效緩解界面性能突變，提升接頭承載能力。

　　研究進(jìn)一步證實(shí)，優(yōu)化后的界面組織可有效改變裂紋擴(kuò)展路徑，提升接頭斷裂抗力與綜合力學(xué)性能。力學(xué)測試結(jié)果顯示，經(jīng)超細(xì)光斑工藝優(yōu)化后，接頭抗拉強(qiáng)度由常規(guī)工藝的260MPa提升至538.8MPa，優(yōu)于已報(bào)道的傳統(tǒng)Ti/Ni異種激光焊接接頭性能。

　　該研究為Ti-6Al-4V/Inconel 718等異種材料高可靠激光連接提供了新的技術(shù)路徑。

　　近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《材料加工技術(shù)雜志》（Journal of Materials Processing Technology）上。研究工作得到上海市的支持。

母材熔化量、Ti/焊縫界面元素?cái)U(kuò)散及過渡層內(nèi)微觀組織演化示意圖