激光高速冲击焊接技术作为一种新型固相焊接工艺特别适合于微观尺度下异种金属的连接,此焊接技术为黄铜与异种金属的微焊接提供了新的途径。本文运用激光高速冲击焊接技术实现了黄铜与异种金属的微焊接,并通过实验与数值模拟相结合的方式对激光高速冲击焊接样品的微观结构、焊接接头的机械性能以及界面波的形成机理等方面进行了系统的研究,主要的研究内容与成果如下:首先,开展了激光高速冲击焊接Al/Brass实验研究。本实验利用光学显微镜(OM)观测了焊接样品的表面形貌及横截面形貌,运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)观测并分析了结合界面的微观结构,最后通过拉伸剪切测试和剥离测试研究了焊接接头的力学性能及失效模式。研究发现:在合理的工艺参数下,焊接样品表面质量良好;激光脉冲能量对结合界面微观形貌影响显著,界面波的波长和振幅会随着激光脉冲能量的增加而增大,当激光脉冲能量大于1200mJ时,在黄铜一侧的波谷区域将会生成局部熔化块;EDS测试结果表明在结合界面出现了微弱的元素扩散;随着激光脉冲能量的增加,最大拉伸力和剥离力会随之增加,研究认为界面波尺寸的增加有利于提高焊接接头的连接质量,但最大拉伸力和剥离力的增加速率却随激光脉冲能量的增加而逐渐降低,表明局部熔化的出现可能会对焊接接头造成不利影响;此外,在拉伸剪切测试和剥离测试中出现了两种失效模式,分别为结合界面剥落失效和焊点边缘断裂失效。其次,开展了激光高速冲击焊接Brass/SS304实验研究。本实验探究了不同工艺参数对两种合金焊接可行性的影响,研究了激光脉冲能量以及复板厚度对焊接接头表面形貌和微观形貌的影响,测量并分析了结合界面的元素分布,最后结合焊点边缘复板局部减薄对焊接接头的力学性能进行了系统的研究。研究发现:在0.2mm的飞行距离下,复板与基板的可焊接性最好;当复板厚度不变时,随着激光脉冲能量的增加,界面波的波长和振幅也随之增大,而在同一激光脉冲能量下,界面波的波长和振幅随着复板厚度的增加却逐渐减小;EDS测试结果表明在结合界面处出现了约6μm厚的元素扩散层;在拉伸剪切测试和剥离测试中依然会出现结合界面剥落失效以及焊点边缘断裂失效两种失效模式;当复板厚度为0.02mm时,在过大的激光脉冲能量或飞行距离下,焊点边缘复板减薄更加严重,从而更容易形成应力集中造成焊点边缘断裂失效,导致最大拉伸力和剥离力急剧下降;在激光脉冲能量和飞行距离不变条件下,复板越厚则其减薄率越小,最终发现最大拉伸力和剥离力随着复板厚度的增加而增大。最后,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法分别对Al/Brass和Brass/SS304焊接组合进行了数值模拟分析,探究了高速冲击焊接的动态响应过程以及界面波的形成机理。模拟发现:随着冲击速度的提高,射流量和射流喷射速度都会随之增加,且射流主要来自于密度较小的材料;冲击速度是影响结合界面形貌的重要因素,随着复板所设置初始冲击速度的增加,界面波的波长和振幅也随之增大;在剪切应力和冲击压力的共同作用下,密度较小的材料会对另一种材料进行周期性的侵彻,最终形成界面波;在Al/Brass模拟组合中,当冲击速度设置为1200m/s时,靠近黄铜一侧的波谷区域的塑性变形最为严重,从而导致此处温度急剧升高,模拟中温度最高的区域与实验中局部熔化区域相吻合。本文研究为激光高速冲击焊接工艺更好地应用于微观尺度下黄铜与异种金属的焊接奠定了基础。