设备器件精密化、微型化是工业发展的重要趋势。在航空航天、动力电池、消费电子、生物医疗等应用领域中，零部件的日益微型化对微加工工艺提出了更高的要求。金属材料微焊接是微加工领域的重要需求之一，而激光具有能量密度高、热输入精确可控、焊接变形小等特点，是金属材料微焊接的重要技术手段。对金属材料激光微焊接技术展开了探讨，明确了其内涵，阐明了微尺度效应的影响，并总结了激光微焊接常见的缺陷及其质量控制方法，介绍了同种金属材料和异种金属材料激光微焊接的重要应用前景。最后，指出了金属材料激光微焊接技术存在的问题，并展望了未来的发展方向。

激光微纳连接技术是实现微纳米结构、电子元器件批量化生产的基础，是微纳制造领域的关键技术。在简要介绍微纳连接技术的应用需求和主要技术方法的基础上，重点对微纳尺度的激光连接技术进行了分析和论述。首先介绍了激光连接技术的尺寸范围，然后根据其工艺特性的不同选取三种典型的激光微纳连接技术，即激光微焊接，微纳尺度的激光软钎焊和激光植球，分别论述该三种技术的加工原理及特点、工艺参数和应用现状。通过对激光微纳连接技术工艺参数的研究和应用现状的总结，探讨激光微纳连接技术在航空航天、微电子封装、医疗器件等领域的重要应用，并对激光微纳连接技术的发展方向和未来研究工作进行了总结。

采用MOPA纳秒脉冲激光器对316不锈钢进行焊接, 探索脉宽、频率及焊接速度对焊缝成型的影响, 并对纳秒脉冲激光焊接的模式及机理进行了分析。研究表明, 采用纳秒脉冲激光在高频下焊接316不锈钢可以得到表面光滑、无气孔缺陷的焊缝, 频率是影响焊接的最大因素；当脉宽为30~120 ns时, 熔深随频率增加而增大, 在中心频率处获得最大值, 随后逐渐减小；当脉宽为200~500 ns时, 脉宽随频率(＞100 kHz)增大而减小；由焊缝截面形貌分析可知, 随频率变化存在两种焊接机制, 即热导焊和深熔焊；针对不锈钢薄板材料, 在长脉宽、高频率下以热导模式进行焊接, 可获得良好成形。

振镜扫描激光微焊接是激光微焊接的发展方向。采用基模光纤激光器及振镜系统对厚度为100 μm的AISI304不锈钢箔进行平板扫描焊接,对比研究了氩气保护与无气体保护时的激光微焊接工艺,建立了两种条件下激光微焊接的工艺窗口。结果表明:无气体保护时,激光微焊接会产生不稳定过渡区,其产生机理不是热导焊接模式和深熔焊接模式的交替出现,而是氧化导致的深熔焊接过程不稳定;气体保护可以避免不稳定过渡区的产生,并扩大焊接工艺窗口。

近年来，随着元器件不断小型化及人们对产品高密度、高可靠性要求的提高，有效的微连接已成为微加工的重要环节之一。虽然目前已有多种方法可以实现同种材料或异种材料间的微连接，但对于玻璃等透明易碎材料，实现有效的微连接一直是一个挑战。目前激光已被广泛应用于焊接各种材料，但普通长脉冲激光的能量不易被玻璃吸收而且热膨胀易使玻璃碎裂，并不适合微焊接玻璃等透明材料。超短脉冲激光与透明材料相互作用具有热效应小及非线性吸收的特点，非常适合透明材料的微焊接，目前已经成为微加工领域的研究热点。介绍了超短脉冲激光微焊接玻璃的机理、存在的问题以及潜在应用，并对其未来发展进行了展望。

采用配方均匀设计法,配制了SiO2-MnO2-CaO-TiO2-CaF2-NaF多组元活性剂,利用微型脉冲激光器对500 μm厚GH4169高温合金进行了活性剂激光焊接试验。分析并讨论了焊接接头的显微组织和力学性能。试验结果表明,与传统激光焊相比,所配制的20种活性剂均增加了焊缝熔深,并且其中F12系混合活性剂增加熔深能力最为显著,使焊缝深宽比增加了159%,证明通过使用活性剂来增加微激光焊焊缝熔深,降低高温合金板激光焊接的成本是可行的。在活性剂作用下,焊缝显微组织仍由柱状晶和等轴晶组成,接头抗拉强度达到927 MPa,为母材强度的92.7%。

由于TiNi合金与钛合金的物理和化学性能差异较大，故其焊接性较差，焊缝区易形成大量的金属间化合物并产生裂纹。为实现上述材料的良好连接、提高接头性能，本文对采用激光焊连接0.2 mm厚TiNi形状记忆合金和TC4钛合金异种材料进行了探索。分别采用直接对接焊和手工填丝焊的方法，研究了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明，直接对接焊时焊缝中心产生了纵向裂纹；手工填丝焊则通过合适的焊接工艺，改善了焊缝成形，避免了裂纹的产生。较优的焊接工艺参数为功率百分比18%、脉冲宽度3 ms、脉冲频率3 Hz；在界面区，Ni与TC4形成的过渡层宽度约为2 μm，Ni与TiNi形成的过渡层宽度约为0.5 μm。接头最大抗拉强度为332 MPa，断裂位置发生在靠近TiNi侧的熔合线附近。

采用Nd:YAG脉冲激光焊机实现了200 μm厚的NiTiNb形状记忆合金的激光焊接。焊接接头在850 ℃进行了退火处理。借助于光学显微镜、扫描电镜、精密拉伸机对接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明，未热处理焊接接头的显微组织存在分层现象。熔合区的晶粒外延生长，焊缝中心为细小的等轴晶。焊接接头的抗拉强度为母材的90%。焊接接头断口韧窝小而浅，表现为延性断裂。热处理后焊缝的等轴晶消失，粗晶区和偏析区交替分布。母材和焊接接头都出现了应力诱发马氏体现象，表现为伪弹性。焊接接头的屈服强度仅为母材屈服强度的60%，母材和焊接接头的显微硬度低于热处理前的显微硬度。

采用光纤激光微点焊实现了0.07 mm厚金属钽箔十字交叉点焊，研究了工艺参数对焊点尺寸及表面形貌和抗拉强度的影响。得出最佳工艺参数：在脉宽为8 ms时，脉冲激光功率在0.2～0.24 kW之间可以获得焊点尺寸较小，表面成形良好的焊点，此时焊点的最大抗拉载荷为7.77 N。此结构焊点拉伸断裂机制为脆性沿晶断裂，断口表面有比较明显的元素偏聚现象出现。

为了更好地理解高分子材料与金属材料的激光微焊接机理，利用软件ANSYS建立高斯热源模型，对生物高分子材料聚对苯二甲酸乙二酯(PET)与医用金属材料纯钛的激光微焊接温度场进行了动态模拟；利用红外热像仪测定焊接过程瞬态最高温度变化，用超景深数字显微镜测量实际焊接中焊缝宽度，其测量结果与仿真结果基本吻合；最后对温度场仿真结果进行了分析。结果表明，移动热源前方的等温线分布密集且温度梯度大，后方的等温线稀疏且温度梯度小；在垂直于焊缝中心不同位置的节点都存在着快速升温及相对缓慢的降温过程，同时，节点越靠近焊缝中心，温度变化越剧烈，所能达到的最高温度就越大。该结果证明了所建立的移动高斯面热源模型在激光微焊接PET/Ti温度场模拟中的适用性。