本發(fā)明屬于金屬薄帶與基體復(fù)合技術(shù)領(lǐng)域，是一種金屬薄帶與基體復(fù)合的精密控制關(guān)鍵技術(shù)，具體的說(shuō)，是涉及一種激光誘導(dǎo)含能工質(zhì)熱分解的可控爆炸焊接方法。

背景技術(shù)：

爆炸焊接（explosivewelding）是一種固相焊接方法，利用炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊力造成焊件的迅速碰撞，實(shí)現(xiàn)連接焊件，焊縫形成在兩層或多層同種或異種金屬材料間，通常用于異種金屬之間的焊接，如鈦、銅、鋁、鋼等金屬之間的焊接，可以獲得強(qiáng)度很高的焊接接頭。而這些化學(xué)成分和物理性能各異的金屬材料的焊接，用其他的焊接方法很難實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)代工業(yè)需要多種多樣的金屬?gòu)?fù)合材料，爆炸焊接工藝應(yīng)運(yùn)而生。

爆炸焊接技術(shù)制備的金屬?gòu)?fù)合板材可將異質(zhì)金屬物理、化學(xué)、力學(xué)等優(yōu)良特性形成互補(bǔ)，可實(shí)現(xiàn)耐腐蝕、耐磨損及比強(qiáng)度高、節(jié)約貴金屬等功能設(shè)計(jì)，作為結(jié)構(gòu)材料在石油、化工管道、壓力容器、艦船、核工業(yè)及軍用裝甲等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，形成較大的產(chǎn)業(yè)。然而隨著工業(yè)科技的發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)材料提出了更高的要求，而爆炸焊接金屬?gòu)?fù)合板制備通常在野外實(shí)施，存在工藝可控性差，受氣候、環(huán)境影響大及制約因素眾多，所制備的材料品質(zhì)均一性弱，對(duì)貴金屬實(shí)施的復(fù)合成品率較低等缺點(diǎn)，而且不適宜連續(xù)化生產(chǎn)，難以實(shí)施微小尺度的復(fù)合制備，使得爆炸焊接技術(shù)的推廣受到限制。

鑒于此，本發(fā)明旨在開(kāi)發(fā)一種激光誘導(dǎo)含能工質(zhì)熱分解可控爆炸焊接方法，可將爆炸焊接制備場(chǎng)地從野外移至車間，一方面克服其制備過(guò)程受氣候、環(huán)境影響大及制約因素眾多，可控性及精密性差等缺點(diǎn)，另一方面?zhèn)鞒衅渖a(chǎn)效率高，可實(shí)施線－線、面－面大尺寸連接且快速等優(yōu)點(diǎn)。

針對(duì)本案中出現(xiàn)的專業(yè)術(shù)語(yǔ)做如下解釋：

爆轟：又稱爆震，它是一個(gè)伴有大量能量釋放的化學(xué)反應(yīng)傳輸過(guò)程。反應(yīng)區(qū)前沿為一以超聲速運(yùn)動(dòng)的激波，稱為爆轟波。爆轟波掃過(guò)后，介質(zhì)成為高溫高壓的爆轟產(chǎn)物。能夠發(fā)生爆轟的系統(tǒng)可以是氣相、液相、固相或氣－液、氣－固和液－固等混合相組成的系統(tǒng)。

爆轟的臨界尺寸：指的是爆炸能穩(wěn)定傳播的最小裝藥直徑。

含能工質(zhì)：能夠被能量激發(fā)迅速產(chǎn)生熱分解的工質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需要，提供一種激光誘導(dǎo)含能工質(zhì)熱分解的可控爆炸焊接方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種激光誘導(dǎo)含能工質(zhì)熱分解的可控爆炸焊接方法，包括如下步驟：

a.設(shè)置一個(gè)操作臺(tái)，所述操作臺(tái)上自下而上依次設(shè)置有基板、薄片或膜狀的金屬?gòu)?fù)板、含能工質(zhì)盒，所述基板與復(fù)板之間存在間隙，所述含能工質(zhì)盒為四個(gè)側(cè)面組成的框形結(jié)構(gòu)；

b.在含能工質(zhì)盒中填充含能工質(zhì)，所述含能工質(zhì)覆蓋于復(fù)板的上表面；

c.將激光聚焦能量作用于含能工質(zhì)，誘導(dǎo)含能工質(zhì)迅速發(fā)生熱分解以應(yīng)，產(chǎn)生沖擊波，從而驅(qū)動(dòng)復(fù)板朝向基板高速運(yùn)動(dòng)，形成基、復(fù)板間按照激光的軌跡進(jìn)行高速的碰撞實(shí)現(xiàn)焊接。

所述基板與復(fù)板之間的間隙由兩塊板表面的粗糙度顆粒自然形成。

所述基板為電路板或蜂窩材料板或鋪設(shè)有導(dǎo)電增強(qiáng)納米線的金屬板。

所述復(fù)板為厚度為微米量級(jí)的金屬薄片或薄膜類結(jié)構(gòu)材料。

所述含能工質(zhì)為液體或膠狀工質(zhì)。

所述含能工質(zhì)為單質(zhì)、混合、高爆速或低爆速含能工質(zhì)中的一種或幾種的混合物。

所述含能工質(zhì)的厚度小于其穩(wěn)定爆轟所需的臨界厚度。

所述激光聚焦能量可根據(jù)焊接區(qū)域規(guī)劃路線進(jìn)行移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)板與基板的焊接區(qū)域與焊接圖線的精確控制。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）可根據(jù)焊接區(qū)域設(shè)計(jì)規(guī)劃，通過(guò)匹配激光移動(dòng)線路，實(shí)現(xiàn)薄片（膜）復(fù)板與基體非完整性面－面、線－線焊接，為蜂窩結(jié)構(gòu)、層間導(dǎo)電增強(qiáng)納米線、電子封裝界面間的基體與薄片（膜）連接提供方案。

（2）采用激光誘導(dǎo)，區(qū)別于爆炸焊接的可控性差，無(wú)成套裝備、制備場(chǎng)地要求高等缺點(diǎn)，采用本發(fā)明實(shí)施的工藝具有精確可控性，可在實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)車間實(shí)現(xiàn)薄片（膜）平方米級(jí)到平方毫米，甚至平方微米量級(jí)的結(jié)構(gòu)材料連接。

（3）激光作為含能工質(zhì)熱分解自持反應(yīng)誘導(dǎo)能量，一方面利用其具有的較高能量密度方可觸發(fā)含能工質(zhì)熱分解，以保證整個(gè)工藝方案具有較好的穩(wěn)定性；另一方面又不完全依賴于激光能量驅(qū)動(dòng)薄壁與基體材料進(jìn)行連接，以克服激光脈沖能量局限，實(shí)現(xiàn)高效的線－線與面－面結(jié)構(gòu)連接。

（4）可對(duì)毫、微米級(jí)厚度的薄層復(fù)板進(jìn)行含能工質(zhì)涂覆厚度匹配設(shè)計(jì)，并與誘導(dǎo)激光聚焦能量結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接驅(qū)動(dòng)能量的按需設(shè)計(jì)，從而區(qū)別于現(xiàn)有爆炸焊接技術(shù)裝藥厚度必須大于炸藥穩(wěn)定爆轟所需要最小尺寸（對(duì)毫、微米級(jí)厚度的薄層復(fù)板而言，存在能量過(guò)剩），為微米級(jí)厚度薄片（膜）與基體間面－面、線－線焊接提供解決方案。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明一種激光誘導(dǎo)含能工質(zhì)熱分解的可控爆炸焊接方法的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1縱截面示出的本發(fā)明一種激光誘導(dǎo)含能工質(zhì)熱分解的可控爆炸焊接方法的原理圖；將原有的圖2刪除，新的圖2能否準(zhǔn)確表達(dá)您的意思

圖中，1為操作臺(tái)，2為基板，3為間隙，4為復(fù)板，5為含能工質(zhì)，6為含能工質(zhì)盒，7為激光移動(dòng)路徑，8激光聚焦能量，9為基板與復(fù)板相對(duì)表面之間自然存在的粗糙度顆粒，10為爆炸氣體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：

參見(jiàn)圖1-2。

本發(fā)明公開(kāi)了一種激光誘導(dǎo)含能工質(zhì)熱分解的可控爆炸焊接方法，包括如下步驟：

a.設(shè)置一個(gè)操作臺(tái)1，所述操作臺(tái)1上自下而上依次設(shè)置有基板2、薄片或膜狀的金屬?gòu)?fù)板4、含能工質(zhì)盒6，所述基板1與復(fù)板4之間存在間隙，所述含能工質(zhì)盒6為四個(gè)側(cè)面組成的框形結(jié)構(gòu)；

b.在含能工質(zhì)盒6中填充含能工質(zhì)5，所述含能工質(zhì)5覆蓋于復(fù)板4的上表面；

c.將激光聚焦能量8作用于含能工質(zhì)，誘導(dǎo)含能工質(zhì)迅速發(fā)生熱分解反應(yīng)，產(chǎn)生沖擊波，從而驅(qū)動(dòng)復(fù)板4朝向基板2高速運(yùn)動(dòng)，形成基、復(fù)板間按照激光的軌跡進(jìn)行高速的碰撞實(shí)現(xiàn)焊接。且當(dāng)撤去激光能量（或未受激光能量作用區(qū)域）作用，含能工質(zhì)不發(fā)生熱分解，相應(yīng)區(qū)域無(wú)驅(qū)動(dòng)能量作用，從而實(shí)現(xiàn)精確控制薄片與基體結(jié)構(gòu)材料的連接。

該方法針對(duì)精密器件結(jié)構(gòu)存在的薄片或膜狀金屬?gòu)?fù)板與基板的面-面、線-線焊接要求，液體或膠狀含能工質(zhì)涂覆于薄片或膜狀金屬上表面，利用激光聚焦能量8誘導(dǎo)含能工質(zhì)5熱分解，形成爆炸沖擊波，驅(qū)動(dòng)復(fù)板高速運(yùn)動(dòng)，并與基板碰撞，實(shí)現(xiàn)面-面或線-線焊接。誘導(dǎo)激光聚焦能量的作用一方面觸發(fā)含能工質(zhì)熱分解而形成爆炸沖擊波；另一方面對(duì)小于穩(wěn)定爆轟所需尺寸的含能工質(zhì)進(jìn)行能量補(bǔ)給以維持其穩(wěn)定的熱分解。

所述基板2與復(fù)板4之間的間隙3由兩塊板表面的粗糙度顆粒9自然形成。。

所述基板2為電路板或蜂窩材料板或鋪設(shè)有導(dǎo)電增強(qiáng)納米線的金屬板等，推而廣之，一切對(duì)沖擊變形較為敏感的結(jié)構(gòu)，也即焊接后不宜再進(jìn)行修整加工的結(jié)構(gòu)材料等均可被選擇和使用。

所述復(fù)板為厚度為微米量級(jí)的金屬薄片或薄膜類單位面積質(zhì)量極小的結(jié)構(gòu)材料，其實(shí)現(xiàn)爆炸焊接所要求的驅(qū)動(dòng)能量較低，通常導(dǎo)致對(duì)應(yīng)能量配匹的含能工質(zhì)鋪設(shè)厚度小于臨界爆轟所需最小尺寸。所述含能工質(zhì)5為液體或膠狀工質(zhì)，以克服粉末狀或顆粒狀炸藥爆炸焊接鋪設(shè)密實(shí)度與厚度的不均勻性，從而使熱分解形成的爆炸沖擊波特征參數(shù)均勻、一致。

所述含能工質(zhì)為單質(zhì)、混合、高爆速或低爆速含能工質(zhì)中的一種或幾種的混合物，無(wú)品種、爆速特殊要求。如硝酸銨膠質(zhì)炸藥、硝化甘油膠質(zhì)炸藥等。由于薄片或膜狀的金屬?gòu)?fù)板4單位面積質(zhì)量較小，實(shí)現(xiàn)爆炸焊接所需的驅(qū)動(dòng)能量較低，使得合理的裝藥設(shè)計(jì)要求的含能工質(zhì)涂覆厚度一般小于其穩(wěn)定爆轟所需的臨界厚度；因此，為了實(shí)現(xiàn)爆炸焊接過(guò)程的可控，必須使涂覆于復(fù)板上表面的含能工質(zhì)5的厚度小于其穩(wěn)定爆轟所需的臨界厚度。由于涂覆于復(fù)板上表面的含能工質(zhì)厚度較薄，低于其穩(wěn)定爆轟所要求的涂覆厚度，當(dāng)激光聚焦能量于含能工質(zhì)時(shí)能觸發(fā)熱分解形成爆炸沖擊波，而當(dāng)激光撤去時(shí)，含能工質(zhì)熱分解旋即停止。

所述聚焦能量的誘導(dǎo)激光可根據(jù)焊接區(qū)域規(guī)劃路線進(jìn)行移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)板4與基板2的焊接區(qū)域與焊接圖線的精確控制。

本發(fā)明是針對(duì)野外實(shí)施爆炸焊接復(fù)合板制備存在工藝可控性差，受氣候、環(huán)境影響大及制約因素眾多，所制備的材料品質(zhì)均一性弱，對(duì)貴金屬實(shí)施的復(fù)合成品率較低，不適宜連續(xù)化生產(chǎn)等缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)的激光誘導(dǎo)含能工質(zhì)熱分解可控爆炸焊接方法。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同變換或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。