来自英国的科学家报道了采用超快脉冲激光来实现了金属与玻璃之间焊接的突破性技术。

据江苏激光联盟激光红了解，来自英国的赫瑞-瓦特大学（Heriot-Watt University）的科学家，采用超快脉冲激光进行了金属与玻璃的焊接，这一焊接技术被称之为一个巨大的突破。

不同类型的光学材料，如石英玻璃、硼硅玻璃、甚至是Sapphire玻璃都成功的同诸如铝、钛和不锈钢实现了焊接，采用的激光器是短脉冲的皮秒红外激光。

赫瑞-瓦特大学（Heriot-Watt University）的科学家Duncan Hand教授，他是激光为基础的产品制造工艺的革新制造中心的主任

实现玻璃和金属的成功焊接在制造业中和实现部件的自由设计领域都是一个非常巨大的进步，赫瑞-瓦特大学（Heriot-Watt University）的研究团队说道，这一新的工艺可以直接用在制造环节，并且可以直接应用于航空航天、国防军工、光学技术等领域，甚至是健康卫生领域。

玻璃与金属激光焊接的Graphic Abstract

玻璃与金属进行激光焊接后，单道焊缝横截面的分析：(a)主要的激光束作用的区域及其周边感兴趣的区域的BSE-SEM以及 (b)相应的同一区域的利用颜色进行区分的Al, Si, O　EDS面分析结果 。　

Duncan Hand教授，他是五个大学组建的基于激光制造的革新制造中心的负责人，该中心位于赫瑞-瓦特大学（Heriot-Watt University）校园内，他评论说，传统工艺要实现异种材料，如玻璃和金属的焊接，会由于两者的热性质差异过大而变得非常困难，这是由于焊接时的高温和不同的热膨胀会造成玻璃的碎裂。

实现玻璃与金属的焊接可以说是制造业和自由设计领域的一个巨大的技术进步。

传统上采用胶粘剂的工艺，这一工艺在服役的时候往往会由于有机化学胶的逐渐失效，从而逐渐造成封接处出现失效。

另外一个常用的工艺就是将玻璃和金属在高温下进行较长时间的保温而实现两者之间的封接。这一工艺存在的问题是，在高温长时间保温的条件下，会对玻璃的功能特性造成损伤，且在金属为抗氧化性能较差的材料时，如铝合金、不锈钢、钛合金的时候，金属的性能也会造成不利的影响。

传统的高温封接工艺（火焰加热保温）

目前研发的这一激光封接工艺，依靠的是令人难以置信的短脉冲激光，这一脉冲持续的时间只有几个皮秒。待焊接的材料（金属/玻璃）紧密的贴合在一起，然后激光通过光学材料表面进行聚焦，从而形成一个非常小且高度聚焦的光斑在两个材料之间的界面上，以只有几个微米的范围内将兆瓦的峰值功率的能量作用在上面。

这一过程会产生微等离子体，就像一个很小的球被点亮，在材料内部，包围着高度被局限的熔化材料。我们在-50°到90°的温度范围内来测试焊接后的样品，焊缝没有任何变化。因此我们知道这一工艺具有鲁棒性，可以满足较苛刻的应用环境。

沿着焊缝的中心进行EM－EDS线扫描的分析结果

该研究工作的主要亮点：

脉冲激光焊接的时候会造成充分的化学反应；

稳态的 Al2O3相的形成是由于激光所诱导的高度瞬时的热区域所造成的；

熔化的二氧化硅会由于 Al形成了纳米晶的Si而减少；

同时同焊缝的形成机理进行了探讨。　

Hand教授及其团队同哈佛激光公司所领导的一个联盟一起工作，该联盟有如激光微加工系统集成商、相干公司Scotland公司、激光专家以及终端用户Leonardo和 Gooch & Housego一起来开发这一设备的原型以尽快将其进行商业化。

另外两个合作伙伴，玻璃服务技术和工艺创新中心，将提供额外的商业路线，包括OLED器件的封装。这一项目获得了UK的革新项目资助、赫瑞-瓦特大学（Heriot-Watt University）以及额外的商业伙伴的资助。

玻璃－金属激光焊接的实际例子　

玻璃与金属封接的广泛应用案例

玻璃与金属焊接在一起的好处（来源：Schott）

文章来源：Characterisation of weld zone reactions in dissimilar glass-to-aluminium pulsed picosecond laser welds,Materials Characterization,Volume 120, October 2016, Pages 53-62,https://doi.org/10.1016/j.matchar.2016.08.013以及optics网站、Heriot-Watt University