光束振荡纳米秒光纤激光实现玻璃/铝合金异质材料无预处理直接焊接及其性能强化机制

本文创新性地采用光束振荡纳米秒光纤激光技术，成功实现了玻璃与铝合金的无预处理（无需表面抛光或外部加压）直接焊接。研究通过优化振荡参数（功率25W、扫描速度50mm/s、频率750Hz、振幅150μm），在40μm间隙下获得无缺陷接头，剪切强度达10.95MPa（较无振荡提升6倍）。该技术通过均匀化能量分布（homogenized laser energy distribution）促进材料熔融互混，增强机械互锁（mechanical interlocking）并减少玻璃改性区裂纹，为异质材料高效连接提供了新方案。

　　

¹Highlight²

光束振荡策略显著提升焊接质量！通过调控激光束的舞蹈轨迹（oscillation strategy），我们成功打破了玻璃与金属焊接的传统壁垒。

³材料与实验方法⁴

实验采用表面粗糙度达1.78μm的6061铝合金（这可是比常规玻璃-金属焊接要求高出不少哦！）与钠钙玻璃进行搭接焊。纳米秒激光器（IPG YLS-2000）发出1064nm波长的激光，通过振镜系统实现光束螺旋振荡（spiral oscillation），就像给激光装上了"编舞指导"。参数设置涵盖功率20-30W、扫描速度30-70mm/s、频率500-1000Hz、振幅100-200μm的舞蹈编排。

⁵钠钙玻璃/铝焊接接头的宏观形貌⁶

图4展示了令人惊喜的焊接效果：无裂纹接头配上优雅的S型扫描轨迹！截面分析揭晓了四重奏乐章：玻璃基材（glass base material）、玻璃改性区（glass modification zone）、混合区（mixing zone）和铝合金基材（Al alloy base material）。特别有趣的是，光束振荡让激光能量分布从"火山喷发式"变为"温泉涌动式"，有效避免了热应力裂纹的产生。

⁷结论⁸

本研究证实了光束振荡纳米秒激光焊接的三大神奇功效：

1）成功构建四层结构的玻璃-铝合金异质接头

2）振荡参数750Hz/150μm时获得最佳剪切强度（10.95MPa）

3）能量均匀化实现材料充分互混，机械互锁强度提升600%

这项技术就像给激光焊接装上了"智能调温器"，为生物医疗器械、光学传感器等领域的异质材料连接开启了新可能！