镍中间层厚度对铝和铜脉冲激光焊接过程中金属间化合物形成及界面完整性的影响

铝铜激光焊接中采用镍interlayer可抑制脆性金属间化合物生成，减少缺陷，优化焊接质量。不同厚度（0.8-3.5μm）和镀层位置（单面/双面）研究表明，双面镀1.5μm镍层使IMC厚度最薄（0.24μm），剪切强度提升11.1%，延展性改善23.7%，电导率降低14.6%。

　　

摘要

由于激光焊接具有较低的热输入和精确的控制能力，因此被广泛用于电池制造领域。然而，铝（Al）和铜（Cu）在热学、力学和冶金性质上的显著差异常常导致脆性金属间化合物（IMCs）的形成，从而引发微裂纹、空洞以及接头强度的降低。为了解决这一问题，通过在铝片上电镀镍（Ni）作为中间层。本研究探讨了不同镍镀层厚度（0.8–3.5 μm）和镀层位置（仅镀上层、仅镀下层或双面镀层）对使用纳秒脉冲激光制造的铝铜（Al-Cu）接头中IMCs形成及整体接头质量的影响。研究了关键参数，包括焊接形态、热行为、剪切强度、电阻率以及IMCs的特性。微观结构分析表明，镍有效抑制了IMCs的过度生长并减少了缺陷。双面镀层且镍层厚度为1.5 μm时，所得到的IMCs层最薄（0.24 μm，而未镀层的接头中IMCs层厚度为1.86 μm），这相应地使得剪切强度提高了11.1%，伸长率提高了23.7%，电阻率降低了14.6%。这些发现突显了镍中间层在控制IMCs演变和改善铝铜激光焊接微观结构完整性方面的关键作用。

图形摘要