熔融石英铝合金焊接在mJ级飞秒激光器中的特性与动力学

作者

张琳,朱正武,金城温,吴晗,李莉,马秀泉

摘要

最近的研究集中在金属和玻璃的超快激光焊接上，因为它在航空航天、医学和光学传感中的应用多种多样。然而，金属和玻璃之间的显著材料性能差异，以及严格的表面要求，对金属-玻璃焊接的发展提出了挑战，并限制了其工业实用性。事实证明，利用高脉冲能量激光器可以有效地缓解这些挑战。本研究全面分析了一种应用于铝合金和熔融二氧化硅的毫焦级飞秒脉冲激光焊接技术，重点是了解接头的特性和机理。在焊接过程中，铝和熔融二氧化硅相互扩散，导致在接头的横截面上形成五个不同的区域。在快速冷却的铝熔池中，铝晶粒沿着温度梯度连续生长，然后转变为晶粒取向和晶界改变的较小外延晶粒。无定形Al₂O₃相与铝共存，形成层状结构。此外，纳米硅和过渡γ-Al₂O₃在焊缝中心附近析出。本研究探讨了这些现象的根本原因，并对相关的加固机制进行了详细讨论，最终导致最大抗剪强度为8.94 MPa。