焊接質量與母材的物理特性密切相關——??材料的反射率、熱導率、熱膨脹系數等核心參數，直接影響能量吸收效率、熔池穩(wěn)定性及接頭力學性能??。本文聚焦關鍵材料參數，解析其對激光焊接的作用機制。
一、反射率與熱導率
1、金屬對激光的反射率
當激光入射至材料表面時，部分能量被反射流失，剩余部分被吸收轉化為熱能。??高反射材料（如銅、鋁及其合金）因初始反射率極高，常導致能量利用率不足，甚至無法形成穩(wěn)定熔池??。以純銅為例，其對1064nm光纖激光的初始反射率高達98%，僅2%的能量被吸收；而鋁合金（如6061）對同波長激光的初始反射率也達80%以上。若直接采用常規(guī)工藝，易出現未熔合、氣孔等缺陷。
2、材料的??熱導率??決定了熱量的擴散速度
高導熱材料（如銅的熱導率約401W/(m·K)，遠高于鋼的45W/(m·K)）會快速將熔池熱量向基體擴散，導致熔深減小、焊接速度受限。若焊接功率不足或速度過快，熔池無法充分融合，接頭強度顯著下降。
??應對策略??：針對高反射/高導熱材料，可通過“波長匹配+功率優(yōu)化”改善能量吸收。例如，銅對515nm綠光激光的初始反射率降至50%以下，配合短波長激光器可提升吸收效率；適當提高激光功率（如從3kW增至6kW）或降低焊接速度（如從10m/min降至5m/min），補償熱量散失，確保熔池深度。預處理（如表面黑化）也可降低反射率，但需權衡成本與效率。
二、熱膨脹系數
熱膨脹系數（CTE）反映材料隨溫度變化的膨脹程度。??當焊縫兩側材料CTE差異較大時，冷卻過程中會因收縮不一致產生內應力，嚴重時導致裂紋、變形甚至接頭失效??。典型案例如鋼（CTE約12×10??/℃）與鋁合金（CTE約23×10??/℃）的異種金屬焊接：冷卻時鋁的收縮量遠大于鋼，界面處易生成脆性金屬間化合物（如Fe?Al?），并伴隨拉應力集中，最終引發(fā)裂紋。
即使是同材質焊接，厚板與薄板的CTE差異也可能導致變形問題。例如，汽車動力電池殼（0.6mm薄鋁板）與大尺寸散熱片（3mm厚鋁板）焊接時，薄板冷卻更快、收縮更劇烈，可能導致接口錯位或波浪變形。
??優(yōu)化方向??：對于CTE差異大的異種材料，可采用過渡層（如鎳箔）緩解應力；或通過脈沖激光控制熱輸入，減少熔池尺寸，降低冷卻速率。對于同材質厚薄組合，可通過調整激光能量分布（如光斑直徑、離焦量），使厚板側獲得更多熱量，平衡收縮量。焊后緩冷（如隨爐冷卻）也可減少熱應力累積。
三、材料表面狀態(tài)
1、表面粗糙度的影響機制
拋光表面（Ra＜0.8μm）的激光吸收率比機加工表面（Ra3.2μm）低15-20%。有測試數據顯示，對304不銹鋼進行噴砂處理（Ra6.3μm）后，在相同功率密度下熔深增加22%，但表面粗糙度超過12.5μm時，因散射增強導致熔深波動率上升至±18%。
2、氧化層的雙重效應
鋁合金表面自然氧化膜（厚度2-5nm）可使激光吸收率提升30%，但超過10nm的氧化層會因反射率增加導致吸收率下降。采用500W連續(xù)激光+0.5m/s焊接速度時，去除氧化層的6061鋁合金焊縫氣孔率從8.3%降至1.2%，但過度去除會導致熔池氧化加劇。
四、材料相變特性
1、熔點差異的工藝適配
鈦合金（熔點1668℃）與不銹鋼（熔點1450℃）焊接時，需采用雙光束激光技術：前束（1064nm）預熱至800℃，后束（532nm）實現精確熔化。實踐數據表明，該工藝可使接頭抗拉強度達到母材的92%，而單光束焊接僅能達到78%。
2、相變潛熱的影響
中碳鋼焊接時，奧氏體向鐵素體轉變釋放的相變潛熱（210J/g）可使冷卻速度降低35%。通過紅外測溫儀實時監(jiān)測，將焊接速度從0.8m/min調整至0.6m/min，可使HAZ硬度從320HV降至280HV，顯著改善接頭韌性。
實際生產中，需結合材料特性（如銅/鋁的高反高導、異種金屬的CTE差）調整激光波長、功率、速度等工藝參數，并輔以表面處理、過渡層設計等手段，才能實現高質量、高一致性的焊接效果。
