[发明专利]异种材料的大幅面高强度激光焊接方法及装备

权利要求书

1.一种异种材料的大幅面高强度激光焊接方法，其特征在于，包括：

步骤一、通过抛光制备透明硬脆材料和金属材料，材料的口径大于100mm且表里面粗糙度为百纳米级别，将透明硬脆材料和金属材料叠放，透明硬脆材料置于金属材料上方；

步骤二、通过合束实现长脉冲激光和超快激光的复合输出，通过光学调控令长脉冲激光和超快激光焦点分离至预定位置，所述长脉冲激光的焦点在金属材料的内部，所述超快激光的焦点在透明硬脆材料的内部；

步骤三、通过测距仪测量实时测量透明硬脆材料和金属材料间的动态距离，根据测距仪测量到的动态距离基于功率-高度数据库动态设置合理的长脉冲光功率，控制金属材料受热膨胀程度，使得金属与透明硬脆材料达到光学贴合；

步骤四、长脉冲激光/超快激光复合输出的同时与测距仪保持同步移动，长脉冲激光实现金属材料的加热融化，超快激光实现硬脆材料的加热融化，从而完成异种材料的焊接，最终基于指定路径实现大幅面异种材料的高强度焊接；

步骤二中，所述长脉冲激光的焦点在金属内部，靠近金属材料的上表面；

步骤二中，所述超快激光的焦点在透明硬脆材料内部，靠近透明硬脆材料的下表面。

2.根据权利要求1所述的异种材料的大幅面高强度激光焊接方法，其特征在于，步骤三中，所述功率-高度数据库预先存储有不同功率和/或不同扫描速度时长脉冲激光加热下金属材料的热膨胀高度值。

3.根据权利要求1所述的异种材料的大幅面高强度激光焊接方法，其特征在于，所述透明硬脆材料为石英、硅或陶瓷。

4.根据权利要求1所述的异种材料的大幅面高强度激光焊接方法，其特征在于，所述长脉冲激光为连续激光、毫秒激光或微秒激光。

5.根据权利要求1所述的异种材料的大幅面高强度激光焊接方法，其特征在于，所述超快激光为皮秒激光或飞秒激光。

6.根据权利要求1所述的异种材料的大幅面高强度激光焊接方法，其特征在于，所述长脉冲激光和超快激光的合束模式为偏振合束、双色镜合束、光谱合束或空间合束。

7.一种异种材料的大幅面高强度激光焊接装备，应用如权利要求1至权利要求6任一项所述的异种材料的大幅面高强度激光焊接方法，其特征在于，包括：

控制系统、长脉冲激光器、超快激光器、高精度测距仪、光学调制器、合束器和聚焦镜；

所述控制系统与所述长脉冲激光器、超快激光器和高精度测距仪电连接，所述长脉冲激光器输出的长脉冲激光通过所述光学调制器照射至所述合束器，所述超快激光器输出的超快激光照射至所述合束器，所述长脉冲激光和超快激光通过所述合束器合束照射至所述聚焦镜，所述聚焦镜用于聚焦激光于透明硬脆材料和金属材料的内部，所述透明硬脆材料和金属材料均设置在所述聚焦镜的下方，所述透明硬脆材料和金属材料通过夹具支撑底部并固定四周，所述透明硬脆材料叠放在所述金属材料上方。

8.根据权利要求7所述的异种材料的大幅面高强度激光焊接装备，其特征在于，所述长脉冲激光器输出的激光波长范围为266nm-2000nm；所述超快激光器输出的激光波长范围为266nm-2000nm。