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03/05/2019

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突破性技术使用超快激光脉冲焊接金属和玻璃

  传统上,焊接仅限于具有相似特性的材料,因此即使将铝和钢焊接在一起也很难。但是现在,赫瑞-瓦特大学(Heriot-Watt University)的科学家声称采用了一种突破性方法,可以将玻璃和金属等材料焊接在一起,这要归功于超快激光脉冲。  


        目前的技术无法很好地将金属和玻璃焊接在一起。它们需要不同的温度来融化,并且它们响应于热量而不同地膨胀。还有其他制造方法可以让它们粘在一起,但是效果并不理想。

        “能够将玻璃和金属焊接在一起将是制造和设计灵活性的一大进步,”EPSRC激光生产工艺创新制造中心主任Duncan Hand说道,该中心开发了这项新技术。“目前,涉及玻璃和金属的设备和产品通常由粘合剂粘在一起,粘合剂应用起来很麻烦,零件会逐渐松动或移动。释气也是一个问题 - 粘合剂中的有机化学物质逐渐释放出来可能导致产品寿命缩短。”

        这项新技术适用于光学材料,如石英、硼硅酸盐玻璃和蓝宝石,现在可焊接到铝、不锈钢和钛等金属上。这个过程的关键是一个红外激光器,可以在几皮秒的范围内发射脉冲。

        “要焊接的部件紧密接触,激光通过光学材料聚焦,在两种材料之间的界面处提供非常小且高强度的光点 - 我们在几微米的面积上实现了兆瓦的峰值功率,”Duncan Hand解释道。“这会在材料内部形成一个像微小闪电球一样的微等离子体,周围环绕着高度密闭的熔化区域。我们在-50°C至90°C(-58°F至194°F)的温度下测试了焊缝。焊缝保持完好,因此我们知道它们足够坚固,可以应对极端条件。“

        该团队正在与专家合作开发激光加工原型系统,因此该方法可以商业化用于制造业。

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