微脉冲激光下FeSiB非晶薄带焊缝优化与力学性能研究

本文研究了采用微脉冲激光技术在FeSiB非晶薄带（一种具有特殊微观结构的材料）上的焊接过程，重点关注了焊接工艺参数如脉冲功率P（功率密度）、脉冲宽度T（每个脉冲持续时间）和脉冲频率F对焊缝成形及接头力学性能的影响。实验对象是厚度约为25微米的FeSiB非晶薄带，这种材料的焊接技术对于制造轻质高强度的零部件具有重要意义。 首先，作者通过对不同脉冲功率和脉冲宽度的组合进行实验，发现当脉冲功率P在4.8至7.2瓦特（对应脉冲能量E为0.9至1.2焦耳）且脉冲宽度T在1.5至1.9毫秒范围内时，能够得到焊缝成形良好的焊接接头。这个特定的功率和宽度范围有利于实现高效能的热量传输，使得金属熔化并形成理想的焊接连接。 其次，研究结果显示，随着脉冲宽度T的增加，焊缝区和热影响区的显微硬度呈现逐渐下降的趋势，这可能是由于过宽的脉冲导致局部冷却过快，不利于晶粒细化和硬度提升。相反，脉冲功率P的增加则初期可以提高显微硬度，但当超过一定阈值后，可能因为过度加热导致组织变化，硬度反而下降。这表明功率控制在焊接过程中至关重要。 在力学性能方面，接头的抗拉强度随脉冲功率P和脉冲宽度T的增大表现出先增后减的特点。当P为7.2瓦特、T为1.7毫秒、脉冲频率F为1.5赫兹时，接头表现出最优性能，热影响区和焊缝区的平均硬度分别达到约1300HV和1000HV，抗拉强度高达363兆帕，显示出极高的强度和耐受力。 本研究为FeSiB非晶薄带的微脉冲激光焊接提供了关键工艺参数的选择指导，对于优化此类材料的焊接质量以及提升焊接接头的综合性能具有重要的工程价值。通过精确控制激光参数，可以在保证焊接效率的同时，实现高强度、低热影响的焊接效果，这对于航空航天、汽车和电子等领域中对轻质高强度材料需求的增长具有积极意义。