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Dissimilar Laser Beam Welding of Titanium to Stainless Steel Using Pure Niobium as Filler Material in Lap Joint Configuration

材料科学 焊接 金属间化合物 复合材料 电子束焊接 接头(建筑物) 冶金 搭接接头 合金 填料(材料) 阴极射线 电子 结构工程 量子力学 工程类 物理
作者
Michael Wiegand,Alexander Kimm,Niklas Sommer,Linda Marks,Martin Kahlmeyer,Stefan Böhm
出处
期刊:Photonics [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:10 (9): 1063-1063 被引量:4
标识
DOI:10.3390/photonics10091063
摘要

In the present investigation, commercially pure titanium is welded to AISI 316L stainless steel by intermixing niobium as filler material in a lap joint configuration. For this purpose, a pulsed Nd:YAG laser with various pulse durations and pulse peak powers is employed to obtain different mixing conditions for the materials. It will be demonstrated that, despite the implementation of the filler material, the weld seams are characterized by a high affinity for cracking, which in turn can be attributed to the formation of hard intermetallic compounds. Nevertheless, utilization of optimized process parameters can yield crack-free specimens in a reproducible manner through equable intermixing of otherwise critical alloy elements. Lap-shear forces of up to 140 N can be achieved with a single weld seam measuring 2.5 mm in length. By increasing the joint area with four adjacent weld seams, maximum loads up to 320 N are attained, thus exceeding the yield strength of the applied stainless steel. Considering the biocompatibility of the niobium filler material used, this work provides the foundation for this dissimilar material combination to be implemented in future medical technology applications.
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