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焊接学报 2024年第3期45卷 54-60,I0005,I0006页

作者：史颖杰崔泽琴丁正祥郝晓虎王文先李卫国太原理工大学太原030024 山西浙大新材料与化工研究院太原030032 中船黄埔文冲船舶有限公司广东省舰船先进焊接技术企业重点实验室广州510715 太原理工大学工程训练中心太原030024

为实现动力电池的高效可靠焊接,文中采用蓝-红复合激光进行了1050 Al/T2 Cu搭接焊,分析了激光功率对接头显微组织、相分布、力学性能及导电性能的影响规律.结果表明,铝/铜搭接接头焊缝表面平整,截面呈现T形,PB(蓝光功率)保持300 W,PR(... 详细信息

为实现动力电池的高效可靠焊接,文中采用蓝-红复合激光进行了1050 Al/T2 Cu搭接焊,分析了激光功率对接头显微组织、相分布、力学性能及导电性能的影响规律.结果表明,铝/铜搭接接头焊缝表面平整,截面呈现T形,PB(蓝光功率)保持300 W,PR(红光功率)在700~1400 W区间内增加,铜侧熔深由60μm增大到1000μm,在PR=800 W时实现良好的冶金结合.焊缝组织由Al固溶体、Al-Cu共晶相和Al_(2)Cu金属间化合物组成,随激光功率增大,焊缝局部出现Al_(4)Cu_(9)相,边缘出现AlCu,Al_(4)Cu_(9)和AlCu_(3)相.在PR=800 W下抗剪强度达到最高108.6 MPa,接触电阻达到最小94μΩ,裂纹由两极交界处Al_(2)Cu区域萌生,沿焊缝边缘由外层Al_(2)Cu区扩展到底部Al固溶体和Al-Cu共晶区交界处,断裂形式为解理断裂.

关键词：复合激光焊铝/铜异质材料界面反应微观组织力学性能导电性

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蓝-红复合激光焊接速度对铝/铜接头组织及性能影响

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中国激光 2023年第24期50卷 31-38页

作者：郝晓虎徐耿崔泽琴丁正祥史颖杰王文先李卫国太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024 山西浙大新材料与化工研究院山西太原030024 中船黄埔文冲船舶有限公司广东省舰船先进焊接技术企业重点实验室广东广州510715 太原理工大学工程训练中心山西太原030024

动力电池中铝/铜高质量焊接是保证电池模块高效工作的关键,针对1050 Al/T2 Cu,采用铝上铜下的装配方式实现了蓝-红复合激光搭接焊。研究了焊接速度对试样焊接质量、金属间化合物形成、机械性能及导电性能的影响规律。结果表明:焊接速度... 详细信息

动力电池中铝/铜高质量焊接是保证电池模块高效工作的关键,针对1050 Al/T2 Cu,采用铝上铜下的装配方式实现了蓝-红复合激光搭接焊。研究了焊接速度对试样焊接质量、金属间化合物形成、机械性能及导电性能的影响规律。结果表明:焊接速度过低,则会在焊缝中形成飞溅、熔穿孔洞等缺陷;焊接速度过高,则无法实现铝/铜之间的有效连接。通过实验发现:合适的焊接速度能使铝/铜实现良好的冶金结合,焊缝组织由α-Al、Al-Cu共晶相、θ-Al_(2)Cu组成;随着焊接速度的增大,焊缝组织的不均匀性加剧,化合物大量聚集在焊缝界面处。当焊接速度为60 mm/s时,抗拉强度最高达到571.5 N,接触电阻最低达到89μΩ,裂纹源开始于两板交界处的Al_(2)Cu区域,扩展到底部Al固溶体和Al-Cu共晶区交界处,断裂形式为解理断裂。

关键词：激光技术复合激光焊接铝/铜异质材料微观组织力学性能导电性

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动力电池用铜/铝异质金属蓝光-近红外复合激光焊接接头组织与性能研究

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作者：史颖杰太原理工大学

学位级别：硕士

面对碳中和、碳达峰的目标,各国纷纷转向开发新能源汽车。价格和续航焦虑是困扰新能源汽车的一大难题。考虑EV的重量限制,使用更大的电池不是一个可行的方案。因此出于车辆减重的考虑,使用密度较低的铝来取代EV内部分铜作为导电材料,既... 详细信息

面对碳中和、碳达峰的目标,各国纷纷转向开发新能源汽车。价格和续航焦虑是困扰新能源汽车的一大难题。考虑EV的重量限制,使用更大的电池不是一个可行的方案。因此出于车辆减重的考虑,使用密度较低的铝来取代EV内部分铜作为导电材料,既可降低汽车成本,也可以减轻重量,实现续航提升。铜和铝由于熔点、密度、热导率和线膨胀系数等差异,在焊接时易出现分层、成分偏析、熔合困难和裂纹等焊接缺陷。同时由于两种金属固态时有限的固溶度,易生成大量金属间化合物,对铝铜接头的导电性和持久性产生不利影响。为实现动力电池中铝/铜母线的高效可靠焊接,本文采用蓝-红复合激光进行了1050Al/T2 Cu搭接焊。研究了蓝、红激光功率和焊接速度对接头显微组织、相分布、力学性能及导电性能的影响规律,并通过热处理进一步调整接头的性能,研究结果如下:(1)复合激光中,由于有色金属对蓝光激光的高吸收率,可以通过蓝光激光对待焊母材的快速升温,提升对红光的吸收率,有利于降低激光功率,减少热输入,保持熔池稳定,从而实现美观、无缺陷、性能良好的接头。(2)铝/铜搭接接头焊缝截面呈现“T”字形。P(蓝光功率)保持300 W,P(红光功率)在700-800 W时,焊缝表面光洁平整,无焊接缺陷,实现良好的冶金结合。焊缝组织由Al固溶体、Al-Cu共晶相、AlCu金属间化合物组成。随热输入增大,焊缝局部出现AlCu相,焊缝底部热影响区出现Al Cu、AlCu和Al Cu相。在P=800 W时焊缝强度达到最大拉伸载荷571.5 N,接触电阻达到最小89μΩ,裂纹由两板交界处AlCu区域萌生,沿焊缝边缘由外层AlCu区扩展到底部Al固溶体和Al-Cu共晶区交界处,断裂形式为准解理断裂。(3)经过100℃/1 h热处理,铝/铜复合结构接触电阻最小可达85μΩ,导电性能较焊态试样提升5%。主要是由于热处理释放了接头内应力从而导致晶格畸变和缺陷的减少,有助于提升导电性能。

关键词：复合激光焊接铝/铜异质材料力学性能微观组织导电性热处理

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