摘要：異種材料構(gòu)件因其實(shí)現(xiàn)不同材料的優(yōu)異性能組合，可以極大提高設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的靈活性，滿足現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)的功能和性能要求，具有更高的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在各領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，異種材料的可靠連接尤為重要。然而，異種材料往往因物理及化學(xué)性能差異較大導(dǎo)致連接困難，本文綜述了異種材料釬焊、激光焊、電子束焊、電弧焊以及攪拌摩擦焊的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，總結(jié)了各焊接方法在異種材料連接過(guò)程中的研究焦點(diǎn)。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)異種材料連接進(jìn)行了總結(jié)和展望，擬為未來(lái)異種材料連接的研究方向和技術(shù)突破提供參考。

　　關(guān)鍵詞：異種材料;釬焊;激光焊;電子束焊;電弧焊;攪拌摩擦焊

　　隨著材料科學(xué)的飛速發(fā)展，輕金屬(鋁、鎂、鈦)以及輕質(zhì)高強(qiáng)的陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料、/C復(fù)合材料、金屬間化合物IntermetallicCompound,IMC)等新材料不斷涌現(xiàn)，這些材料對(duì)焊接技術(shù)提出了新的要求。同時(shí)，實(shí)際生產(chǎn)中逐步以節(jié)能減排、低成本制造和結(jié)構(gòu)功能一體為目標(biāo)，使不同材料(異種金屬或金屬非金屬)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。異種材料的連接可以最大程度發(fā)揮材料各自的性能，是獲得優(yōu)異性能的異種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

　　異種材料的連接及其連接結(jié)構(gòu)的安全長(zhǎng)效使用日益受到相關(guān)行業(yè)的重視。因此，異種材料連接技術(shù)的研究具有十分重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。異種材料連接時(shí)，由于異種材料之間的物理性能、化學(xué)性能及力學(xué)性能差異很大，焊接時(shí)的冶金相容性、界面反應(yīng)形成的脆性化合物及熱膨脹系數(shù)的差異對(duì)接頭性能影響非常大，因此異種材料連接存在以下主要科學(xué)問(wèn)題：

　　①異種材料連接時(shí)潤(rùn)濕性差異大，很難使兩種材料同時(shí)潤(rùn)濕;②連接界面容易出現(xiàn)非互溶不反應(yīng)或界面反應(yīng)復(fù)雜、界面脆性化合物生成過(guò)量、反應(yīng)過(guò)程難控制;③異種材料熱膨脹系數(shù)的差異使得界面存在很大的殘余應(yīng)力，接頭應(yīng)力緩解困難;④缺少新化合物相的分析比對(duì)數(shù)據(jù)，沒(méi)有成熟的接頭應(yīng)力無(wú)損測(cè)量方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，給接頭界面的物相表征及模擬計(jì)算帶來(lái)極大的困難。

　　如何有效解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)異種材料的高效高質(zhì)焊接，成為異種材料焊接接頭實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。為此，本文在釬焊，熔化焊，固相焊中選擇代表性的連接方法進(jìn)行闡述，總結(jié)釬焊、激光焊、電子束焊、攪拌摩擦焊、電弧焊等種典型異種材料連接方法的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，并對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了論述和展望。

　　1.異種材料的釬焊

　　1.1釬料在陶瓷表面潤(rùn)濕行為研究現(xiàn)狀

　　1.1.1釬料

　　陶瓷體系潤(rùn)濕機(jī)制釬料在陶瓷表面形成良好的潤(rùn)濕是成功實(shí)現(xiàn)連接的關(guān)鍵。為改善釬料合金在陶瓷表面的潤(rùn)濕性，往往向其中加入活性元素，通過(guò)活性釬料與陶瓷基體的反應(yīng)生成具有金屬特性的界面反應(yīng)產(chǎn)物達(dá)到提高潤(rùn)濕性的效果。在潤(rùn)濕過(guò)程中，活性元素一般發(fā)生向釬料熔體中的溶解、過(guò)渡至釬料熔體陶瓷界面以及與陶瓷反應(yīng)并生成界面產(chǎn)物等行為，因此，活性釬料陶瓷體系的潤(rùn)濕主要為反應(yīng)型潤(rùn)濕。

　　根據(jù)釬料陶瓷界面的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，可大致分為個(gè)類型：界面反應(yīng)驅(qū)動(dòng)潤(rùn)濕、活性元素在界面處吸附驅(qū)動(dòng)潤(rùn)濕、陶瓷基板溶解驅(qū)動(dòng)潤(rùn)濕。其中界面反應(yīng)驅(qū)動(dòng)潤(rùn)濕和界面吸附驅(qū)動(dòng)潤(rùn)濕較為常見(jiàn)。以Eustathopoulos和Landry[1]為代表提出的界面反應(yīng)驅(qū)動(dòng)潤(rùn)濕理論認(rèn)為釬料在陶瓷表面的鋪展過(guò)程受界面反應(yīng)，特別是固液氣三相線處(TripleLine)的反應(yīng)控制。其鋪展速率受兩方面因素的影響：活性元素向三相線處的擴(kuò)散速率υ和三相線處的化學(xué)反應(yīng)速率υ。當(dāng)υυ時(shí)，三相線處的反應(yīng)速率決定了釬料熔體的鋪展速率，稱為反應(yīng)控制型;υυ時(shí)，活性元素向三相線處的擴(kuò)散速率決定了鋪展速率，稱為擴(kuò)散控制型。

　　通常認(rèn)為活性元素在固液界面的吸附是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的前提，因此在界面反應(yīng)發(fā)生之前，活性元素首先在界面富集吸附，當(dāng)吸附濃度超過(guò)了界面反應(yīng)所需臨界濃度時(shí)，界面反應(yīng)才會(huì)發(fā)生，反應(yīng)產(chǎn)物在固液界面開(kāi)始形核析出。基于此，Saiz和Tomsi[5]為代表的學(xué)者認(rèn)為吸附能顯著促進(jìn)潤(rùn)濕，不需要界面反應(yīng)產(chǎn)物的析出，鋪展是通過(guò)活性元素在固液界面的吸附驅(qū)動(dòng)三相線前移實(shí)現(xiàn)的。以吸附為主導(dǎo)的反應(yīng)潤(rùn)濕過(guò)程可分為個(gè)階段：

　　①惰性平衡階段，釬料熔化后快速達(dá)到平衡，一般在10~101之間;②吸附階段，由于活性元素自身高活性的特點(diǎn)，其在固液界面發(fā)生吸附;③吸附及反應(yīng)產(chǎn)物析出共存階段，當(dāng)吸附濃度達(dá)到反應(yīng)產(chǎn)物析出所需的臨界濃度時(shí)，活性元素與基體反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物析出，而隨著釬料熔體的鋪展，活性元素吸附于新的固液界面;

　　④反應(yīng)產(chǎn)物完全覆蓋固液界面階段，活性元素與基體繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物橫向生長(zhǎng)直至完全覆蓋固液界面，此時(shí)釬料熔體下反應(yīng)產(chǎn)物沿鋪展方向的生長(zhǎng)控制了三相線的前移，該階段的鋪展速率一般為常數(shù);⑤平衡階段，鋪展達(dá)到平衡，三相線及固液界面的物質(zhì)交換也趨于平衡，在活性釬料陶瓷體系中，該階段反應(yīng)產(chǎn)物一般會(huì)鋪展到三相線前端圖[67]。在Sn3Ag1Ti/Al體系中[8]，Ti元素的添加使Sn3Ag合金在Al表面的潤(rùn)濕角由150º減小至25º，然而界面處未形成連續(xù)的界面反應(yīng)層。這說(shuō)明發(fā)生界面反應(yīng)和生成新相不是提高活性釬料合金在陶瓷表面潤(rùn)濕性的必要條件，活性元素在固液界面的吸附是改善潤(rùn)濕的主要因素。

　　1.1.2活性釬料

　　陶瓷體系潤(rùn)濕行為研究目前，針對(duì)活性釬料陶瓷體系的潤(rùn)濕行為，多采用座滴法(SessileDropMethod)和改良座滴法(ModifiedSessileDropMethod開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)，主要研究活性元素種類和含量、溫度和時(shí)間等參數(shù)對(duì)潤(rùn)濕行為和界面微觀組織的影響規(guī)律，建立工藝參數(shù)界面微觀組織潤(rùn)濕行為三者之間的聯(lián)系，并建立體系的鋪展動(dòng)力學(xué)模型。本文分別綜述了低溫、中溫和高溫活性釬料在陶瓷表面的潤(rùn)濕行為研究現(xiàn)狀。

　　釬料與母材界面反應(yīng)調(diào)控研究現(xiàn)狀由于異種材料在熔點(diǎn)、反應(yīng)活性、韌脆性、熱膨脹特性、強(qiáng)度等物理化學(xué)性質(zhì)方面存在顯著差異，導(dǎo)致液態(tài)釬料與兩側(cè)母材的界面反應(yīng)不盡相同，差異化的界面反應(yīng)對(duì)異種材料的釬焊帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)[15]。為了獲得高質(zhì)量的異種釬焊構(gòu)件，需要對(duì)液態(tài)釬料與母材之間的界面反應(yīng)進(jìn)行調(diào)控。當(dāng)前研究人員在異種材料釬焊界面反應(yīng)調(diào)控領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究工作，主要涉及母材表面改性、釬料活性元素優(yōu)選、第二相反應(yīng)性調(diào)控等方面[20]。

　　1.2.1母材表面改性

　　針對(duì)不同的異種材料體系，母材表面改性后發(fā)揮的作用也不盡相同。對(duì)于陶瓷或復(fù)合材料的表面改性，往往是通過(guò)引入新的反應(yīng)體系，強(qiáng)化母材側(cè)界面反應(yīng)，常用的陶瓷或復(fù)合材料表面改性方法包括預(yù)金屬化和表面活化。目前，陶瓷預(yù)金屬化后再進(jìn)行釬焊，已經(jīng)在工業(yè)產(chǎn)品中廣泛使用，常用的預(yù)金屬化方法有Mn法、蒸鍍法、濺射法與熔鹽法等[21]。

　　預(yù)金屬化是將釬料與陶瓷之間的弱界面反應(yīng)(釬料與陶瓷通常只能夠形成較薄的界面反應(yīng)層，被定義為弱界面反應(yīng))，轉(zhuǎn)化成金屬化層與釬料的強(qiáng)界面反應(yīng)(釬料與金屬化層的界面反應(yīng)劇烈同時(shí)伴隨著大量的元素互擴(kuò)散，被定義為強(qiáng)界面反應(yīng))，提升了液態(tài)釬料在陶瓷表面的潤(rùn)濕性，形成可靠的冶金結(jié)合。歐洲核子研究中心(CERN)在其開(kāi)發(fā)的大型離子對(duì)撞機(jī)(LHC)中，使用了多種氧化鋁陶瓷金屬釬焊構(gòu)件，氧化鋁陶瓷預(yù)金屬化后再與金屬組件進(jìn)行釬焊，強(qiáng)化了界面反應(yīng)使產(chǎn)品質(zhì)量大幅提升。

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)宋曉國(guó)團(tuán)隊(duì)對(duì)陶瓷預(yù)金屬化輔助釬焊開(kāi)展了大量研究，采用Sn基低溫活性釬料在Al、ZrO、SiC以及AlN陶瓷表面成功制備了金屬化層，有效調(diào)節(jié)了陶瓷側(cè)界面反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了多體系陶瓷金屬低溫釬焊[15]。郭夏君[23]基于超聲壓印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在大氣環(huán)境中300℃條件下，SnAlCu合金在AlN陶瓷表面的金屬化，金屬化后AlN陶瓷在300℃即可實(shí)現(xiàn)與Cu、Ag、Ni三種金屬的低溫釬焊。

　　在復(fù)合材料和金屬的釬焊研究中也廣泛采用預(yù)金屬化提高復(fù)合材料側(cè)的界面反應(yīng)，梁赤勇等[20采用熔鹽反應(yīng)成功的在/SiC復(fù)合材料表面制備Ti層，強(qiáng)化了復(fù)合材料側(cè)的界面反應(yīng)。值得注意的是，復(fù)合材料多以纖維編織為基體，基體孔隙率較高，He等[24]在采用TiSi合金對(duì)/C進(jìn)行預(yù)金屬化的研究中，充分利用了母材的多孔特性。不僅在/C表面形成了連續(xù)的金屬化層，同時(shí)液態(tài)釬料充分滲入母材孔隙，有效緩解了界面熱膨脹失配，預(yù)金屬化后再進(jìn)行釬焊連接，將/C復(fù)合材料與釬料的反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成TiSi金屬化層與釬料的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了界面反應(yīng)強(qiáng)化。

　　對(duì)母材進(jìn)行表面活化，也是異種材料釬焊中界面反應(yīng)調(diào)控的重要手段，表面活化同樣主要基于非金屬材料展開(kāi)。表面活化不會(huì)對(duì)母材表面結(jié)構(gòu)造成較大影響，通過(guò)微納尺度的表面修飾引入強(qiáng)反應(yīng)體系，實(shí)現(xiàn)了界面反應(yīng)強(qiáng)化。Qi等[25]在釬焊SiO2f/SiO復(fù)合材料與Nb合金時(shí)，先將SiO2f/SiO復(fù)合材料在CH/Ar混合氣體中，進(jìn)行表面等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，將原有的Si鍵轉(zhuǎn)化成Si鍵，再通過(guò)AgCuTi釬料與Si鍵的強(qiáng)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了界面反應(yīng)調(diào)控，接頭強(qiáng)度提升超過(guò)11倍。

　　此外，在陶瓷及其復(fù)合材料表面生長(zhǎng)晶須材料、二維材料(石墨烯)、碳納米管、SiC納米線以及激光輻照等多種方法均可以引入強(qiáng)反應(yīng)體系(能夠與釬料發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成大量第二相產(chǎn)物的增強(qiáng)相體系，被定義為強(qiáng)反應(yīng)體系)，促進(jìn)與釬料的界面反應(yīng)。

　　2.異種材料的激光焊

　　激光熱源加熱位置精確、能量密度高、焊后變形小以及自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)都使其成為較理想的異種材料焊接熱源，因此激光焊接也越來(lái)越多被應(yīng)用到異種材料的連接中。現(xiàn)階段關(guān)于異種材料激光焊接的研究非常廣泛，按焊接方法來(lái)分有深熔焊、熱導(dǎo)焊、熔釬焊等;按激光熱源的形式來(lái)分有：傳統(tǒng)激光、振鏡激光、脈沖激光、雙焦點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)激光等。本文從激光焊接異種金屬(相互反應(yīng)體系、相互不反應(yīng)體系)以及金屬塑料這三個(gè)方面對(duì)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)行闡述。

　　2.1相互反應(yīng)體系

　　在相互反應(yīng)體系中，常見(jiàn)的異種材料有鋁鋼、鋁鈦、鋁銅和鋁鎂等。對(duì)于該體系的異種材料激光連接，現(xiàn)階段研究主要集中在：界面潤(rùn)濕鋪展、界面微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控和焊后接頭力學(xué)性能三個(gè)部分。

　　2.2相互不反應(yīng)體系

　　與相互反應(yīng)體系異種材料類似，相互不反應(yīng)體系的異種材料激光焊接研究也從以下三個(gè)方面進(jìn)行闡述：潤(rùn)濕鋪展、界面微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控和接頭性能。

　　2.2.1潤(rùn)濕鋪展

　　現(xiàn)階段對(duì)于改善接頭潤(rùn)濕鋪展性能的研究同樣集中在三個(gè)方面：改善熱源、添加合金元素以及進(jìn)行表面處理。Li等[65]采用雙焦點(diǎn)激光擴(kuò)大加熱區(qū)域，從而提升熔融鎂合金在鋼表面的潤(rùn)濕鋪展。添加合金元素也能改善不反應(yīng)體系異種材料的潤(rùn)濕。Liu和Qi[66]和許欣[67]發(fā)現(xiàn)，Cu元素加入鎂鋼界面會(huì)形成過(guò)渡區(qū)，從而提高鎂合金在鋼側(cè)潤(rùn)濕鋪展性能。此外，Liu等[6869]還發(fā)現(xiàn)Ni和Sn具有類似的效果。

　　劉曉慶等[70]研究了不同中間層對(duì)鎂鈦激光熔釬焊潤(rùn)濕鋪展性能的影響，發(fā)現(xiàn)Al、Cu等中間層改善焊縫金屬與鈦母材的潤(rùn)濕角以及接頭中界面結(jié)合區(qū)域。Tan等[71]研究了不同表面狀態(tài)的鋼(Zn+FeAl，Zn，F(xiàn)eAl以及無(wú)鍍層)對(duì)釬料潤(rùn)濕鋪展的影響，表面含Zn+FeAl時(shí)潤(rùn)濕能力較好。

　　3.異種材料真空電子束焊

　　3.1焊接性及工藝方法

　　異種材料的連接可以滿足構(gòu)件在應(yīng)用環(huán)境中的多方面需求，同時(shí)真空電子束焊接作為一種高效焊接方法，在異種材料連接上展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。但是異種材料的電子束焊接目前還存在兩方面問(wèn)題：異種材料通常熱物性參數(shù)(如熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)等)存在顯著差異，焊接過(guò)程中熱量的不均勻傳導(dǎo)導(dǎo)致接頭成形極差，同時(shí)接頭附近易產(chǎn)生嚴(yán)重的熱應(yīng)力，加劇了接頭的裂紋傾向;母材間化學(xué)性能的差異導(dǎo)致焊縫區(qū)易形成大量脆性金屬間化合物，降低接頭的塑形和高溫性能。

　　因此，為了提高異種材料真空電子束焊接的接頭性能和避免缺陷的產(chǎn)生，需要提出并制定合理有效的焊接工藝和控制措施。目前，異種材料電子束焊接主要采取兩種工藝方法改善母材間的熱物及冶金相容性：焊接冶金控制方法[92];能量控制方法[93]。第一種方法根據(jù)材料本身的特性選擇與兩種母材皆相溶的一種或多種填充材料調(diào)控接頭內(nèi)脆性化合物的產(chǎn)生，增加接頭塑韌性;第二種方法則是依據(jù)電子束焊接能量可進(jìn)行精確控制的特點(diǎn)，通過(guò)改變焊接能量輸入和分布控制接頭兩側(cè)母材的熔化量，改善接頭成形和焊縫脆性相的含量及形態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)異種材料的高質(zhì)量電子束焊接。

　　4.異種材料的電弧焊

　　電弧焊具有成本低、效率高、適用性強(qiáng)等顯著優(yōu)勢(shì)，在制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。針對(duì)異種材料焊接，由于電弧對(duì)材料導(dǎo)電性的要求，故多用于異種金屬部件的連接。然而，受高溫電弧的影響，異種材料物化性質(zhì)差異所帶來(lái)的焊接問(wèn)題也會(huì)更突出，需要對(duì)電弧熱源調(diào)控和電弧冶金行為開(kāi)展深入的研究工作。

　　異種鋼材料電弧焊異種鋼的電弧焊研究更早些，在工業(yè)上已經(jīng)有許多應(yīng)用。雖然異種鋼之間有較好的冶金相容性，但鋼中其他非鐵組元化學(xué)成分的差異也會(huì)產(chǎn)生焊縫稀釋、碳遷移、熱裂紋等問(wèn)題，異種鋼不同的線膨脹系數(shù)還會(huì)進(jìn)一步提高焊縫的殘余應(yīng)力，且無(wú)法用常規(guī)方法進(jìn)行消應(yīng)力處理。

　　目前，各行業(yè)研究人員主要從電弧焊方法優(yōu)化、采用過(guò)渡金屬及預(yù)熱處理等方式來(lái)解決異種鋼的焊接問(wèn)題。如在核反應(yīng)堆、石化加氫容器等壓力容器內(nèi)壁堆焊中，為了減少高溫電弧的影響并進(jìn)一步提高焊接效率，帶極埋弧焊和帶極電渣堆焊等方法應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)以帶狀金屬作為電極改變電弧的能量分布，顯著降低了異種金屬的焊縫稀釋率，并采用高鎳含量的過(guò)渡層金屬抑制脆性馬氏體相區(qū)和碳遷移的產(chǎn)生。

　　5.異種材料的攪拌摩擦焊

　　攪拌摩擦焊(FrictionStirWelding,FSW)是英國(guó)焊接研究所(TheWeldingInstitute,TWI)于1991年發(fā)明的新型固相焊接技術(shù)[134]。由于焊接過(guò)程中被焊材料不發(fā)生熔化，有效避免了氣孔和裂紋等傳統(tǒng)焊接缺陷的產(chǎn)生，在連接低熔點(diǎn)材料方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性。目前，F(xiàn)SW在航空、航天、船舶、軌道交通、汽車等工業(yè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，并已成為高強(qiáng)鋁合金和鎂合金的首選焊接工藝。而異種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠兼具不同材料的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化的同時(shí)最大限度發(fā)揮材料的優(yōu)良性能。本文將從完全互溶體系、有限互溶體系和完全不互溶體系三個(gè)方面簡(jiǎn)述異種材料FSW近年來(lái)的研究進(jìn)展。

　　6.結(jié)論

　　1)釬焊是實(shí)現(xiàn)金屬和陶瓷連接的重要方法，由于異種材料之間物理和化學(xué)性質(zhì)差異，陶瓷與金屬的釬焊面臨著釬料在陶瓷表面潤(rùn)濕、釬料與陶瓷界面反應(yīng)控制以及接頭殘余應(yīng)力調(diào)控三個(gè)基礎(chǔ)問(wèn)題。在潤(rùn)濕方面，現(xiàn)有工作已對(duì)釬料在陶瓷表面的潤(rùn)濕行為、活性元素對(duì)釬料在陶瓷表面潤(rùn)濕的影響機(jī)理進(jìn)行了研究;在界面反應(yīng)控制方面，現(xiàn)有研究主要集中于母材表面改性與釬料成份優(yōu)選方面;在殘余應(yīng)力調(diào)控方面，目前已開(kāi)發(fā)出包括中間層法，復(fù)合釬料法與表面圖案化方法等在內(nèi)的多種殘余應(yīng)力調(diào)控辦法，實(shí)現(xiàn)了多種陶瓷陶瓷基復(fù)合材料與金屬的可靠連接，陶瓷金屬連接件也已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

　　2)異種材料激光焊現(xiàn)階段的研究主要集中在：熔化焊絲的潤(rùn)濕鋪展、合金元素調(diào)控界面反應(yīng)以及接頭性能評(píng)價(jià)等三方面。利用激光能量精確可控的特點(diǎn)，開(kāi)展合金元素調(diào)控界面反應(yīng)的研究較多也較為成熟。激光加熱的潤(rùn)濕鋪展方面大多為定點(diǎn)鋪展，性能評(píng)價(jià)集中在界面斷裂行為以及拉伸強(qiáng)度等靜態(tài)載荷性能方面。

　　3)電子束焊在異種材料的連接中具有很大的優(yōu)越性，特別是對(duì)于活潑金屬及難熔金屬，可充分發(fā)揮真空保護(hù)及能量密度大的優(yōu)勢(shì)，獲得性能優(yōu)異的接頭。但異種材料本身之間物化性能的較大差異，導(dǎo)致嚴(yán)重的冶金不相容性，會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷。因此，通過(guò)添加中間層、偏束焊、熱補(bǔ)償以及焊后熱處理等手段，在冶金調(diào)控及能量控制方面制定相應(yīng)的工藝及方法，可有效改善并提高異種材料電子束焊接接頭的性能。

　　4)目前借助一定的方法和冶金調(diào)控措施，電弧焊已能實(shí)現(xiàn)大多數(shù)異種金屬材料的焊接，但性能表現(xiàn)會(huì)因異種材料之間冶金相容性差異而存在明顯差別。電弧焊較長(zhǎng)的高溫停留時(shí)間和金屬流動(dòng)狀態(tài)促進(jìn)了異種材料傳熱與傳質(zhì)，也增加了后期對(duì)非平衡凝固組織的調(diào)控難度。如何進(jìn)一步精確控制電弧熱源和熔池流動(dòng)，調(diào)控異種材料共熔池狀態(tài)下多元素宏觀遷移行為，優(yōu)化異質(zhì)界面連接結(jié)構(gòu)仍需要深入的研究。

　　5)基于被焊材料物理化學(xué)性質(zhì)的差異，異種材料攪拌摩擦焊可分為完全互溶體系、有限互溶體系以及完全不互溶體系三類。其中，完全互溶體系材料的相容性最好，因此較易形成可靠連接，通過(guò)調(diào)整焊接參數(shù)、改變攪拌頭形貌、外加輔助能場(chǎng)等方式，均可以顯著改善接頭的力學(xué)性能。目前，完全互溶體系中異種鋁、鎂合金的攪拌摩擦焊接工藝，發(fā)展較為成熟。

　　相比之下，有限互溶體系材料的連接強(qiáng)度主要受焊接缺陷及界面IMC的影響，通過(guò)常規(guī)的調(diào)整焊接工藝參數(shù)減少IMC產(chǎn)生是提高接頭力學(xué)性能的主要方法。對(duì)于完全不互溶體系的材料而言，其連接主要依靠界面機(jī)械結(jié)合及少部分化學(xué)鍵合，通常其接頭的性能相對(duì)較低。

　　7.展望

　　異質(zhì)材料焊接結(jié)構(gòu)在航空航天、新能源、交通車輛等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)的廣泛關(guān)注，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及新材料的不斷出現(xiàn)，還有很多問(wèn)題有待于探索和研究。

　　1)異質(zhì)材料釬焊后續(xù)可著重從新型特種釬料研發(fā)、釬焊界面反應(yīng)調(diào)控及接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面開(kāi)展工作。①新型特種釬料的設(shè)計(jì)與研發(fā)：在保證釬料良好潤(rùn)濕和冶金效果基礎(chǔ)上，結(jié)合熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、增強(qiáng)相等實(shí)現(xiàn)特種釬料的設(shè)計(jì)與研制，達(dá)到低溫連接高溫服役、調(diào)控界面冶金反應(yīng)、緩解接頭殘余應(yīng)力的目的;②異質(zhì)釬焊界面反應(yīng)機(jī)理解析及調(diào)控：后續(xù)研究應(yīng)深入分析界面形成機(jī)制及元素反應(yīng)過(guò)程，建立異質(zhì)釬焊界面調(diào)控準(zhǔn)則，為前期釬料設(shè)計(jì)與后續(xù)應(yīng)力緩解提供理論支撐;③接頭應(yīng)力分布、應(yīng)力緩解機(jī)制及其對(duì)構(gòu)件性能的影響：后續(xù)研究重點(diǎn)應(yīng)集中在異質(zhì)接頭應(yīng)力分布模擬計(jì)算、應(yīng)力測(cè)量新方法、應(yīng)力緩解程度及其對(duì)整體構(gòu)件性能的影響。

　　2)異種材料激光焊接研究方面后續(xù)可從以下方向開(kāi)展研究工作：①激光快速加熱冷卻條件下不同表面狀態(tài)(鍍層、表面微結(jié)構(gòu))以及釬料成分在母材表面的非平衡動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕鋪展行為，開(kāi)展鋪展動(dòng)力學(xué)計(jì)算并闡明激光熱源作用下的潤(rùn)濕機(jī)制;②建立異種接頭界面化合物層高強(qiáng)高韌設(shè)計(jì)原則，并對(duì)界面化合物層尺寸、分布等進(jìn)行精確調(diào)控，研究界面層與母材之間的位向關(guān)系;③開(kāi)發(fā)多能場(chǎng)輔助、新型激光熱源設(shè)計(jì)以及多組元合金元素復(fù)合調(diào)控技術(shù)，建立符合實(shí)際焊接過(guò)程的固液界面反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算模型及界面化合物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型;④開(kāi)展異種材料激光焊接接頭的變形能力、腐蝕性能以及動(dòng)載性能的研究，闡明面向服役環(huán)境的接頭失效機(jī)制，豐富接頭綜合性能評(píng)價(jià)體系。

　　作者：馮吉才