真空玻璃具有传热系数低、防凝系数高、保温性能好、使用寿命长、结构轻薄等特性,已成为重要的节能保温材料,在建筑、农业和其他如太阳能热水器、保温柜等需要保温隔热领域获得了广泛应用,而真空玻璃的可靠封边是实现其成功应用的首要环节和必要前提。传统真空玻璃加热炉封边方法,耗时长、耗能大、对玻璃尺寸适应性差,并且不能满足真空玻璃对钢化的依赖,限制了真空玻璃产业化的发展,寻求一种“无加热炉”封边技术成为该领域的一个前沿研究热点。激光焊接具有连接质量好、自动化程度高、环保清洁、高经济效益等优势,能有效弥补加热炉封边技术的不足。因此,本文采用理论-模拟-实验相结合的方法,对激光封接真空平板玻璃的机理进行了较为系统的研究。首先,根据激光焊接传热理论和热弹性力学理论对真空平板玻璃激光封接传热过程、温度分布和热应力分布进行分析,找出影响激光封接质量的关键工艺参数;利用ANSYS建立真空平板玻璃三维有限元模型,采用高斯面热源模型,研究了激光平均功率和焊接速度对焊接过程温度场及热应力场的影响;以封接过程中焊料封接适宜温度和玻璃极限应力为指标,得到激光平均功率的变化范围为45～75W,焊接速度的变化范围为1～2mm/s。其次,选择具有良好封接性能的PbO-TiO2-SiO2-RxOy型玻璃焊料和具有高透光度的普通纳钙玻璃为焊接主要材料,由于材料物性参数不同,需要考虑材料间的热膨胀系数匹配问题,通过热膨胀分析仪测得焊料的热膨胀系数为9.1×10-6K-1,与普通钠钙玻璃(CTE:9～1O×10-6K-1)的热膨胀系数相近,满足匹配封接要求;考虑到封接时焊料与玻璃的表面润湿问题,研究了加热温度对润湿样品变形情况和润湿角的影响,确定了焊料的液相线温度为450℃,封接适宜温度为475～510℃。最后,选取脉冲电流、脉冲宽度、脉冲频率和焊接速度四个主要工艺参数,根据数值模拟结果设计激光封接工艺参数组合来进行激光封接实验,研究各工艺参数对封边微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在焊接接头界面处,封接层与玻璃基体界面清晰,结合紧密,接头界面连接良好,接头主要由熔融层、呈一定厚度且连续分布在封接层外侧的界面反应润湿层玻璃基体组成;适当地增大脉冲电流有助于改善封接层微观形貌和提高力学性能;过大的脉冲宽度会使熔融层产生“球化”现象,且封接层内会产生裂纹;脉冲频率过低会使封接层气孔增多,但过高的脉冲频率会造成封接层出现裂纹;过低的焊接速度会使焊料过烧且在封接层内产生大量连通裂纹,过高的焊接速度会使焊料熔化不均匀,封接层气孔增多;当脉冲电流I=160A,脉冲宽度τ=2ms,脉冲频率f=18Hz,焊接速度v=90mm/min时,熔融层形貌较好,封接层气孔率较低,界面反应润湿层厚度较大,力学性能较好,焊接质量佳,是最优的一组工艺参数组合。