討論高含鉆量的YG18硬質(zhì)合金的激光焊接性能贤泥。以Cu作為填充材料酪捏，通過激光熱導(dǎo)焊可以獲得良好的釬焊接頭啼康。在激光深熔焊模式下厅揍，焊縫上部兩側(cè)WC的部分熔化不會導(dǎo)致明顯的缺陷，焊縫下部則形成與熱導(dǎo)焊模式下相似的釬焊縫凑逗。

硬質(zhì)合金根據(jù)Co含量的不同弹惦，劃分為不同的牌號，YG18是一種含鉆量較高的燒結(jié)硬質(zhì)合金悄但。鉆含量的提高使其相對于低含鉆量的硬質(zhì)合金而言棠隐，一方面在治金性能上表現(xiàn)出更多的金屬性，另一方面算墨，其焊接性能也獲得了一定程度的改善.

在工業(yè)中常常要求將不同牌號的硬質(zhì)合金結(jié)合在一起宵荒，如在石油勘探中，鉆頭就是由YG 18硬質(zhì)合金為基體净嘀，釬焊多個YG8硬質(zhì)合金刀頭而成报咳。由于新型鉆頭的硬質(zhì)合金刀頭切削端表層含有一層聚晶金剛石材料，焊接過程不允許刀頭過熱造成聚晶金剛石材料的破壞挖藏。而目前釬焊采用的加熱方式功率密度較低暑刃，難以保證在滿足上述條件的同時獲得具有足夠結(jié)合強(qiáng)度的焊縫。高功率工業(yè)激光器的聚焦激光束提供了極高的功率密度及局部快速加熱膜眠、冷卻的條件岩臣，有利于實(shí)現(xiàn)特殊材料之間的焊接。因此采用激光對不同牌號宵膨、不同成分的硬質(zhì)合金進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)庇启，并了解它們的焊接性能就具有重要的意義。

以前對含鉆較低的YG8硬質(zhì)合金的激光焊接兔憨，以銅為填充材料盛媚，采用激光熱導(dǎo)焊模式，獲得了很好的激光釬焊接頭扶楣。在此基礎(chǔ)上撤忆，本文采用激光作為焊接熱源，以銅為填充材料睬毒，對YG18硬質(zhì)合金進(jìn)行激光焊接實(shí)驗(yàn)矿钩。

實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)采用3kW快速軸流CO2激光器(光束模式為TEM00+TEM01)和CNC數(shù)控機(jī)床劫丧。選用厚度為17mm的YG18硬質(zhì)合金為母材，紫銅為填充材料蛀家，焊接過程中使用專用夾具將焊接試樣固定在保護(hù)腔內(nèi)浊待，采用Ar氣作為保護(hù)氣體。

在焊接實(shí)驗(yàn)之后畅廷，使用CSM - 950掃描電鏡(配TN5402能譜儀)捕阅，進(jìn)行硬質(zhì)合金的釬焊接頭形貌的分析。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在熱導(dǎo)焊實(shí)驗(yàn)時麸塞，在較低的激光輸出功率(G700W)和掃描速度(0.15m/min)條件下，釬料及焊縫兩側(cè)的硬質(zhì)合金基體較為均勻地受熱涧衙，既沒有產(chǎn)生溫度過高的硬質(zhì)合金熔化的區(qū)域哪工，也避免了Cu的汽化、蒸發(fā)弧哎，熔化的銅有相對充足的時間來潤濕硬質(zhì)合金雁比。圖1是YG18硬質(zhì)合金激光釬焊接頭的電子顯微形貌。中部為Cu層撤嫩，兩側(cè)為硬質(zhì)合金偎捎，在二者之間形成了很好的釬接接頭，在整個焊縫的范圍內(nèi)序攘，都形成了與此相似的釬焊縫茴她。可見程奠，作為填充材料的銅能夠完全潤濕硬質(zhì)合金丈牢。掃描電鏡較高放大倍數(shù)下觀察發(fā)現(xiàn)，由于C瞄沙。和Cu的適度熔化已箫，使少量的顆粒狀WC擴(kuò)散到Cu層中。圖2和圖3分別是釬焊縫兩側(cè)的顯微組織坟荤，其中顏色較深的部分是Cu層蕴节，通過對它的微區(qū)成分分析(圖4)可以確定在其中彌散分布的是WC顆粒，這一部分WC顆粒在溶入到Cu液的過程中挽沧，發(fā)生了邊界和尖角的部分溶解贷弧，從而形成了WC顆粒與Cu釬焊層界面上良好的冶金結(jié)合。

在小孔(深熔)焊實(shí)驗(yàn)中帆速，窗口輸出功率高阁檀，光斑直徑小，因此激光功率密度很高互愚，能夠在極短時間內(nèi)羞喻，熔化硬質(zhì)合金伴零，與Cu完全熔合在一起，焊縫形貌見圖5区膨。圖5是焊縫熔合區(qū)的微觀形貌感桌。可以看出馋袜，YG18硬質(zhì)合金在激光小孔焊條件下男旗，也發(fā)生局部的熔化。與YG8硬質(zhì)合金的區(qū)別欣鳖，在于焊縫內(nèi)并未產(chǎn)生明顯的缺陷;在焊縫兩側(cè)的WC顆粒則在有限范圍內(nèi)出現(xiàn)了明顯的聚集長大現(xiàn)象察皇。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

硬質(zhì)合金與填充材料Cu之間的熔點(diǎn)相差很大，在實(shí)驗(yàn)中可以控制工藝參數(shù)泽台，一方面使得銅在瞬時內(nèi)充分熔化什荣，以浸潤硬質(zhì)合金，另一方面怀酷，將硬質(zhì)合金基體加熱到較高的溫度區(qū)間稻爬，使其能夠更好地被填充材料所潤濕，形成理想的釬焊接頭蜕依。

在激光熱導(dǎo)焊過程中桅锄，在整個釬焊區(qū)域中形成了良好、均一的釬焊縫样眠。在釬料Cu熔化的同時友瘤，焊縫兩側(cè)硬質(zhì)合金也發(fā)生了粘結(jié)劑Co的局部熔化，但硬質(zhì)合金中的WC并沒有分解為W及C單質(zhì)要茴，僅發(fā)生WC顆粒邊界和尖角的局部溶解和向釬料Cu中的短距離位移瞧佃，并嵌鑲在Cu層之中;同時Co,Cu也發(fā)生一定程度的擴(kuò)散，但擴(kuò)散距離很短携侮。這是由于釬焊縫的形成時間很短袭甲，釬料與母材沒有來得及進(jìn)行充分的擴(kuò)散，釬焊過程就終止了姚继。

在激光深熔焊過程中赊蚁，激光功率密度很高，在激光直接作用的區(qū)域几馁，硬質(zhì)合金迅速熔化某尘，并與Cu發(fā)生劇烈的熔合作用。由于YG18硬質(zhì)合金本身的C钙阐。含量很高厦鸠，因而在熔化后，甚至在WC顆粒聚集長大之后颁吭，在Cu和Co的粘結(jié)作用下塘坛，仍可以形成牢固的結(jié)合苗膝，并沒有產(chǎn)生YG8硬質(zhì)合金熔化后所出現(xiàn)的貫穿裂紋、氣孔等嚴(yán)重缺陷植旧。在小孔焊區(qū)域的下部辱揭，硬質(zhì)合金沒有達(dá)到熔化的溫度，而形成了與熱導(dǎo)焊相似的釬焊縫病附，在釬焊縫兩側(cè)也有與熱導(dǎo)焊相似的擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生问窃。

結(jié)論

1.利用激光進(jìn)行YG18硬質(zhì)合金的銅釬焊，能夠形成很好的釬接接頭完沪，在釬焊縫兩側(cè)有擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生域庇。

2.在熱導(dǎo)焊模式下，可以獲得較為均一的釬焊接頭覆积。

3.在深熔焊模式下较剃，硬質(zhì)合金的局部熔化不會產(chǎn)生嚴(yán)重的缺陷，硬質(zhì)合金可以與Cu很好地熔合在一起技健，在焊縫下部，形成與熱導(dǎo)焊模式下相似的釬焊縫惰拱。

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