微弧氧化铝合金与高铝超薄玻璃的激光焊接性能及机理研究

发布时间：2020-10-29 21:42

　　 高铝超薄玻璃的厚度小、强度高,具有耐磨性优良、韧性高和抗划性能好等优点。而铝合金是有色轻金属,其具备材料强度高、优良的抗腐蚀性、可塑性强等优良性能。将玻璃与金属有机结合,除了具备单一材料的优良性能外还兼备气密性优良、良好的绝缘性、透光性好以及隔热性等。玻璃与金属封接件的结合方法有半固体键合、胶粘技术、匹配键合、阳极键合等,但将这些方法运用在电子元器件上存在一定局限性。随着激光焊接技术的发展,运用激光焊接技术能够对玻璃与金属进行有效的封接。但目前的研究大都集中在厚度尺寸较大的硅酸盐玻璃,对于超薄玻璃与金属焊接件的研究较少。本研究中高铝超薄玻璃与微弧氧化铝合金激光焊接中存在最大的难点是两种材料之间的热膨胀系数存在很大差异,焊接过程中会因体积变化不同在焊缝处产生应力集中而对焊接件产生破坏,因此首先需要在焊接实验之前采用微弧氧化方法在铝合金表面制备一层微弧氧化膜作为缓冲吸收层。在此过程中研究了放电时间对氧化膜厚度的影响、观察了不同厚度微弧氧化涂层的表面形貌及组成结构。其次制定激光焊接方案,研究微弧氧化膜厚度以及激光功率、频率、脉宽等工艺参数对焊接件剪切力的影响。最后对玻璃与金属焊接件的断口、焊缝截面结构等进行观察,对焊缝进行元素分析和物相检测,总结出高铝超薄玻璃与铝合金的激光焊接机理。实验结果表明:在微弧氧化过程中,随着放电时间的增加,微弧氧化膜的厚度不断增加;玻璃与铝合金表面的微弧氧化膜能够有效的充当缓冲吸收层,当氧化膜厚度达到5μm时,焊接件的性能达到最优,其所能达到的最大剪切力数值为44.27N,其对应的焊接参数为:功率100W,脉宽2.5ms,频率10Hz,离焦量0mm,焊接速度3mm/s;焊接件在焊缝处所形成镶嵌结构是焊接件有效结合的原因。激光辐射作用下玻璃与铝合金发生了化学反应,形成了新的物质Al_2Si_4O_(10)。
【学位单位】：西南林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG456.7
【部分图文】：

(a)实验方案 (b)实物图图 1-1 不锈钢与 PMMA 焊接试样Fig.1-1 Stainless steel and PMMA welding sampleElhem Ghorbel[43]等人为研究不同工艺参数，如焊接速度激光功率等对焊缝不同形状以及焊缝截面结构的影响，利用半导体激光器对聚丙烯(PP)材料进行激光焊接实

图 1-2 半结晶聚合物的焊缝不同区域示意图atic representation of the different zones inside a weld seam of semicr12]等利用飞秒激光技术成功完成了玻璃与 NiTi 合金之间与玻璃具备结合在一起的可行性。在整个微加工过程中度使玻璃表面沉积一层微米级的 NiTi 合金微粒，使两种

图 1-3 NiTi 合金侧的中心颗粒结构Fig. 1-3 The center grain structure of NiTi alloy side合金材料具有较高的强度和优良的力学性，而塑料材料学者的兴趣，并对塑料与金属焊接件进行了系统的研究并[46]等人使用二极管激光器对含有 35%玻璃纤维 PA66 和 3
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本文编号：2861496