西安光機所玻璃與異質材料超快激光微焊接技術取得突破性進展

  近日,西安光機所光子制造中心賀斌副研究員團隊采用超快激光在玻璃材料與金屬合金、單晶硅等異質材料微焊接方面取得了突破性進展。團隊采用超快激光微焊技術,實現了多種玻璃材料(硅酸鹽玻璃、藍寶石玻璃、石英玻璃)與單晶硅、合金(銅合金、鋁合金、鈦合金)等異質材料的高強度直接焊接,目前完成的航天航空關重件樣件已通過性能測試,技術成熟度達到工程應用水平。這是自2019年初美國PolaOnyx公司和英國Heriot-Watt University大學報道相關技術以來,我國科研機構在該領域做出的一次技術突破,目前該技術已達到國際先進水平并已授權國家發明專利(專利號:ZL 201711076209.6)。 

  超快激光玻璃微焊接技術是基于超快激光能量非線性吸收機制,使異種材料在結合界面微小尺度范圍內等離子體化后再重構實現連接的精密焊接技術。經測試,目前多種玻璃材料與銅、鈦等合金及單晶硅材料的焊接樣剪切強度可達到14.5~30.2MPa;焊縫經過-55~120℃的高低溫循環100次后焊縫力學性能保持不變,在氦氣檢漏測試中焊縫氣密性可達到(2.8~5)×10-9 Pa·m3/s,各項性能均已達到相關標準要求,目前已開始相關部件的中小批量加工試制。團隊已經與國內航空航天相關院所達成合作機制,推進該技術的產業化進程。 

  賀斌副研究員自2017年起與德國弗朗霍夫激光技術研究所(Fraunhofer ILT)微焊接團隊開展合作研究,于2018年底首次提出基于等離子體遷移行為約束的超快激光玻璃材料微焊接技術,解決了長期以來微焊接工藝對預焊接件表面質量要求過高而無法適應工程實際需求的瓶頸問題。在西安光機所工作期間,他在激微焊接及精細3D打印技術方面開展研究并建立相關課題組。(光子中心  供稿) 

玻璃材料超快激光微焊接原理圖

 玻璃材料超快激光微焊接樣件圖

“一種透明材料激光微焊接裝置及方法”發明專利證書

 

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