激光冲击铆/焊复合连接成形技术是激光冲击成形技术与连接技术的交叉应用,该方法利用激光冲击产生的等离子体,爆炸驱动板材发生塑性变形,将激光冲击焊接试样二次激光冲击形成铆扣形的嵌入式结构,将两层或多层的材料进行连接,实现铆/焊复合连接,此技术在汽车、飞机和微电子领域等都具有重要的应用前景。本文对双层铜箔激光冲击焊接成形工艺以及双层铜箔与开孔不锈钢垫片的激光冲击铆/焊复合连接和激光冲击焊/铆复合连接工艺技术进行了实验研究,探索成形过程中的各种工艺因素对试样成形的影响规律,分析成形过程中材料形变特点与微观组织结构产生的变化,从材料微观组织特征、宏观表象特征和材料塑性流动特征等方面,来分析材料破坏形式,并解释材料破坏机理,建立了激光冲击铆/焊技术和激光冲击焊/铆技术的工艺窗口,对激光冲击铆/焊复合连接试样进行了力学性能测试和纳米硬度测试。主要工作及结论如下:(1)使用Nd:YAG固体激光器以及数控位移台,约束层为石英玻璃,黑墨、黑漆做吸收层,自主设计激光冲击铆接、焊接成形模具,搭建激光冲击铆接成形实验系统和激光冲击焊接成形实验系统,使用不同功率激光器对双层纯铜箔激光冲击焊接以及双层铜箔与开孔不锈钢垫片的激光冲击铆/焊复合连接工艺进行实验研究。(2)研究激光能量、实验材料以及成形高度等因素对激光冲击焊接成形工艺的影响规律,并对试样进行性能测试,结果表明:在板1飞行距离一定的条件下,随激光能量提高,激光冲击焊接成功率越高,焊接质量越好;在激光能量一定的条件下,在合适的板1飞行距离下焊接质量有显著增加,距离过大时将出现无法焊接和板1断裂失效等现象;焊接模具为定位激光冲击位置提供便利,并为焊接过程提供刚性支撑;试样的各项性能与激光冲击能量大小和板1飞行距离均有一定关系;SEM电镜扫描显示焊接区域可以形成良好连接:激光共聚焦测试显示焊接试样中央鼓包高度与激光冲击能量呈正相关;纳米压痕测试显示,焊缝处材料硬度略高于材料本身硬度,材料强度得到一定提升。(3)研究激光能量、焊接上层板飞行距离和铆接成形腔高度等工艺因素对激光冲击焊后铆接和激光冲击铆后焊接工艺的影响规律,并对试样进行各项性能测试,实验结果表明:在成形腔高度一定的条件下,随激光能量提高,激光冲击焊后铆接铆扣形成质量变好,激光冲击铆后焊接的焊接区域面积有所增加;在激光能量一定的条件下,在合适的成形腔高度下焊后铆接试样质量有显著增加;激光冲击铆/焊复合连接试样的力学性能与激光能量大小和成形高度均有一定关系;SEM电镜扫描显示焊接区域可以形成良好连接;纳米压痕测试显示,焊缝处材料硬度略高于材料本身硬度,材料强度得到一定提升。(4)激光冲击铆/焊复合连接成形时材料出现破坏的主要原因,一是因吸收层消耗后材料直接接受激光冲击而造成的激光烧蚀,二是材料在塑性变形时出现减薄、应力集中而引发破坏;塑性变形造成主要的破坏形式分为有两种,包括不锈钢垫片开孔上沿处铜箔材料破坏与铆扣底部铜箔材料破坏,其中铆扣底部材料破坏又包含,底切结构处材料破坏和底部中心材料破坏;激光冲击焊后铆接试样还会出现不完全铆接的现象。(5)根据实验结果,完善激光冲击成形复合连接工艺的各项参数,通过对变量的控制,对激光能量和成形高度进行调整,确定关于激光冲击铆/焊复合连接相关的主要参数,从而获得能够稳定成形的激光冲击铆/焊复合连接的参数条件。(6)对激光冲击铆/焊复合连接试样进行力学性能试验,包括拉伸剪切试验和剥离试验,结果表明,激光冲击铆/焊复合连接工艺所获得试样的抗拉伸剪切性能较好,最大拉伸力值普遍高于纯铆接、纯焊接试样;但铆扣结构抗剥离性能较差,激光冲击铆/焊复合连接试样最大剥离力小于纯焊接试样,铆扣成形时产生的材料减薄与应力集中现象会一定程度上影响连接强度。