西安光机所玻璃与异质材料超快激光微焊接技术取得突破性进展

近日，西安光机所光子制造中心贺斌副研究员团队采用超快激光在玻璃材料与金属合金、单晶硅等异质材料微焊接方面取得了突破性进展。

据了解，该团队采用超快激光微焊技术，实现了多种玻璃材料（硅酸盐玻璃、蓝宝石玻璃、石英玻璃）与单晶硅、合金（铜合金、铝合金、钛合金）等异质材料的高强度直接焊接，目前完成的航天航空关重件样件已通过性能测试，技术成熟度达到工程应用水平。这是自2019年初美国PolaOnyx公司和英国Heriot-WattUniversity大学报道相关技术以来，我国科研机构在该领域做出的一次技术突破，目前该技术已达到国际先进水平并已授权国家发明专利（专利号：ZL201711076209.6）。


玻璃材料超快激光微焊接原理图

超快激光玻璃微焊接技术是基于超快激光能量非线性吸收机制，使异种材料在结合界面微小尺度范围内等离子体化后再重构实现连接的精密焊接技术。经测试，目前多种玻璃材料与铜、钛等合金及单晶硅材料的焊接样剪切强度可达到14.5~30.2MPa；焊缝经过-55℃~120℃的高低温循环100次后焊缝力学性能保持不变，在氦气检漏测试中焊缝气密性可达到（2.8~5）×10-9Pa·m3/s，各项性能均已达到相关标准要求，目前已开始相关部件的中小批量加工试制。团队已经与国内航空航天相关院所达成合作机制，推进该技术的产业化进程。

贺斌副研究员自2017年起与德国弗朗霍夫激光技术研究所（FraunhoferILT）微焊接团队开展合作研究，于2018年底首次提出基于等离子体迁移行为约束的超快激光玻璃材料微焊接技术，解决了长期以来微焊接工艺对预焊接件表面质量要求过高而无法适应工程实际需求的瓶颈问题。在西安光机所工作期间，他在激光微焊接及精细3D打印技术方面开展研究并建立相关课题组。