鋁合金具有良好的耐腐蝕性、導電性、導熱性和高強度，是工業中應用較廣泛的有色金屬結構材料，廣泛應用于航空、航天、汽車、機械制造、船舶和化工行業。

隨著近年來科學技術和工業經濟的快速發展，對鋁合金焊接結構件的需求不斷增加，對鋁合金焊接的研究也不斷深入。鋁合金的廣泛應用促進了鋁合金焊接技術的發展，激光焊接技術的發展擴大了鋁合金的應用領域，因此鋁合金焊接技術正成為研究的熱點之一。熟悉鋁合金的材料屬性是提高鋁合金焊接工藝的前提。

1.鋁合金材料本身的物理化學特性

鋁合金材料具有高反射性和高導熱性，從微電子結構來看，鋁合金具有許多自由電子，密度不大，當激光作用于此類電子時，會產生強振動和二次電磁波，導致強反射波和弱透射波，因此，鋁合金表面對激光反射率強，影響激光吸收率，同時，由于電子布朗運動會顯著提高鋁合金材料的熱傳導。

我國對鋁合金材料的激光焊接進行了大量研究，結果也證明了鋁合金材料的焊接需要在表面進行預處理，如噴砂處理、砂紙處理、表面化學腐蝕、表面鍍、碳黑添加、氧化等。，可以減少光束反射，有效提高鋁合金工件對激光束的吸收率。此外，從焊接結構設計的角度來看，V形波口或拼接（拼接間隙相當于人工孔） 法可以增加鋁合金對激光的吸收，獲得較大的熔化深度，也可以使用合理的焊接間隙設計來增加鋁合金表面對激光能量的吸收。

2. 等離子體對鋁合金激光焊接的影響

在鋁合金激光焊接過程中，孔的出現可以大大提高材料對激光的吸收率，焊接可以獲得更多的能量，鋁元素和鋁合金Mg、Zn、Li沸點低，易蒸發，蒸汽壓力大，雖然有利于孔的形成，但等離子體的冷卻（等離子體屏蔽和吸收能量，減少激光對母材的能量輸入）使等離子體本身過熱，但阻礙孔的連續存在，容易產生孔等焊接缺陷，從而影響焊接型和接頭的力學性能，因此孔的誘導和穩定性成為保證激光焊接質量的關鍵。

由于鋁合金的高反射性和高導熱性，激光需要更高的能量密度來誘導孔的形成。能量密度閾值基本上由其合金成分控制，因此激光功率可以通過控制過程參數來確定，以確保適當的熱輸入來獲得穩定的焊接過程。此外，能量密度閾值在一定程度上也受到保護氣體類型的影響。例如，使用激光焊接鋁合金N2氣體容易誘導小孔，使用He氣不能誘導小孔。這是因為N2和Al發生放熱反應，產生 Al-N-O 三元化合物提高了激光吸收率。

3. 鋁合金焊接產生的氣孔問題

鋁合金種類繁多，產生的氣孔各不相同，但通常與以下氣孔不同。

1） 保護氣體產生的氣孔。在高能激光焊接鋁合金的過程中，由于熔池底部小孔*金屬的強蒸發，保護氣體卷入熔池形成氣泡。當氣泡在固體鋁合金中停留時，就會成為氣孔。

2) 小孔塌陷產生的氣孔。在激光焊接過程中，當表面張力大于蒸氣壓力時，小孔將不能維持穩定而塌陷，金屬來不及填充就形成了孔洞。對減少或避免鋁合金激光焊接中的氣孔缺陷也有很多實際措施，如調整激光功率波形，減少小孔不穩定塌陷，改變光束焦點高度和傾斜照射，在焊接過程時施加電磁經場作用以及在真空中進行焊接等。近幾年來，又出現了采用填絲或預置合金粉未、復合熱源和雙焦點技術來減少氣孔產生的工藝，有不錯的效果。

3) 氫氣孔。鋁合金在氫環境中熔化后，其內部氫含量可達0.69ml/100g以上。但凝固后，其平衡 的溶氫能力較多只有0.036ml/100g，兩者相差近20倍。因此，在從液體向固體轉變的過程中，必須沉淀液體鋁中多余的氫。如果沉淀的氫不能順利浮出，固體鋁合金就會聚集成氣泡，殘留成氣孔。

4. 鋁合金裂紋

問題：鋁合金屬于典型的共晶合金，在激光焊接快速凝固下更容易產生熱裂紋，在柱狀晶 邊界形成焊縫金屬晶體AL-Si或Mg-Si等低熔點共晶是裂紋的原因。

解決方法：激光焊接可采用填充或預置合金粉末等方法。通過調整激光波形，控制熱輸入也可以減少結晶裂紋。

簡而言之，鋁合金激光焊接需要首先了解材料本身的化學和物理特性，并結合相關的技術要點，以盡可能避免焊接過程中對工件材料的負面影響。鋁合金焊接技術作為鋁合金在工業領域的關鍵技術之一，激光焊接、激光電弧復合焊接、雙光束激光焊接技術是近年來發展的鋁合金焊接技術，隨著技術的進步，鋁合金焊接技術困難將取得突破，鋁合金的應用將越來越廣泛。