产生冲击波 ， 冲击波穿透飞片箔 ， 加速飞片箔朝向目标箔 。 需要注意的是 ， 使用与激光光斑直径相关的大型双面胶带会阻止飞片发射 ， 因此必须避免 。 成功的结果意味着 ， 当两个箔片碰撞时 ， 一股粒子射流从它们的接触面喷出（见图5（b）） ， 两个箔片沿着焊接界面接合（见图5（c）） 。 根据LIW参数的组合 ， 在激光照射区域的中心附近也可能存在回弹区域（见图5（d）） 。 在目标箔和背部支撑之间使用薄的聚合物夹层 ， 如电工胶带 ， 有助于延长碰撞持续时间 ， 从而减少回弹量 。 这还可以通过在目标箔和任何金属背面支撑之间形成屏障来防止它们粘合 。
2.3. 激光冲击喷丸
在LIW实验之后 ， 打开样品固定夹 ， 移除透明覆盖层和垫片 。 然后重新喷涂焊缝 ， 并在去离子水的限制下进行LSP试验 ， 如图6所示 。
图6 LSP设置 ， 包括LSP样本组件 。
对随机选择的Al/Cu-Zn、Al/Cu和Al/SS焊缝进行了两组LSP试验 ， 分别为单次和双次 。 每个LSP实验在表征前应用于三分之一的样品 。 另外三分之一没有任何LSP 。
与LIW类似 ， 在LSP中 ， 激光束穿过等离子体层 ， 限制去离子水 ， 烧蚀焊缝的涂漆表面 。 这导致等离子体的产生、限制和膨胀 ， 产生高振幅压力载荷和冲击波穿透焊缝并在箔内传播 。 如果箔片的动态屈服强度超过冲击波动态应力 ， 则会导致塑性变形和随后的近表面残余应力场 。
2.4. 表征程序
表征程序遵循LIW和LSP实验 。 其中包括搭接剪切试验以及焊缝横截面的光学和SEM成像 。
样品焊缝强度通过搭接剪切试验进行测量 ， 该试验以0.5 mm/min的延伸率进行 ， 使用Instron 5969万能试验机 ， 配备500 N称重传感器和1 kN气动侧作用夹具（钳口面尺寸：25 mm×25 mm） ， 如图7所示 。
图7 搭接剪切试验设置：（a）试验机部件；（b）焊接样品和试验期间施加的力 。
分别随机选取不同材料进行LSP+LIW焊接后的界面表征实验 。 多步骤金相样品制备过程如下所示 。 焊接样品首先安装在透明环氧树脂中 ， 并沿其焊接中心线进行剖切（见图8） 。 接下来 ， 将焊缝横截面打磨平整 。 最后 ， 样品被抛光成镜面状 。 然后通过焊缝横截面的光学和SEM成像对制备的样品进行表征 。 实验程序的流程图如图9所示 。
图8 显示其焊接中心线的两个焊接样品 。
图9实验程序的流程图 。
接下来将讨论搭接剪切试验和焊缝界面表征结果 。
3.结果和讨论
结果部分由两部分组成 。 第一部分详细讨论了搭接剪切试验结果 。 第二部分提供了不同情况下焊接界面几何结构的成像分析 。
3.1. 焊接强度
如前所述 ， 共有3个不同的实验（LIW、LIW+LSP和LIW+LSPx2）和3个不同的飞片/靶箔对材料组合（Al/Cu-Zn、Al/Cu和Al/SS） ， 形成9种不同的样品类别 。 为了测量焊缝的强度 ， 对每个类别进行了5次搭接剪切试验 ， 总共进行了45次试验 。 图10显示了从所有搭接剪切试验中获得的载荷与拉伸曲线 。
图10 从搭接剪切试验中获得的荷载与延伸图（行和列分别对应于试验和材料） 。
观察到焊缝承载的载荷随着延伸而增加 ， 直到达到最大载荷 。 此时 ， 发生故障 ， 导致负载快速下降 。 观察到两种不同的失效模式：逐渐撕裂和突然分离 。 当焊缝比铝箔更坚固时 ， 会发生逐渐撕裂 ， 在此期间 ， 飞片开始沿着焊缝的周边撕裂 ， 而箔仍然附着 ， 在目标箔上留下一块铝 ， 称为焊核 。 这是LIW和LIW+LSP样品的主要失效模式（铝/铜锌为80% ， 铝/铜和铝/不锈钢为100%） ， 导致载荷值持续下降 ， 直到达到并保持几乎恒定的值 。 突然分离时 ， 焊缝失效 ， 箔完全分离 ， 载荷在0.2 mm至0.4 mm的延伸范围内降至零 。 无论采用何种材料 ， 40%的LIW+LSPx2样品因焊缝分离而失效 。
可以看出 ， 对Al/Cu-Zn、Al/Cu和Al/SS焊缝进行一次LSP喷丸后 ， 平均最大载荷分别增加了25%、12%和22% 。 相反 ， 对Al/Cu-Zn、Al/Cu和Al/SS焊缝进行两次连续LSP喷丸 ， 可使平均最大载荷分别降低5%、18%和3% 。 所有类别的平均最大荷载分布如图11的方框图所示（平均值和异常值分别以白色虚线和菱形点显示） 。
图11 从搭接剪切试验中获得的平均最大载荷的方框图（平均值和异常值分别以白色虚线和菱形点显示） 。
根据图10、图11所示的结果 ， 无论材料如何 ， 假设与LIW试验相比 ， LIW+LSP和LIW+LSPx2试验分别提高和降低了焊缝强度 。 尽管在不同实验之间观察到平均最大载荷的变化模式 ， 但需要考虑样本的大小和标准偏差 。 因此 ， 为了检验研究假设 ， 确定LSP shots的显著性水平 ， 进行了一系列Welch’s t检验 。
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