当前,在不改变难熔金属及其合金组织结构的条件下,实现难熔金属与铜的微尺度焊接是比较困难的,这就限制了难熔金属在工业中的应用。激光高速冲击焊接工艺是一种新型固态焊接工艺,在微焊接上具有十分显著的优势。本文通过理论和实验相结合的方法,对激光高速冲击焊接难熔金属和铜的理论基础、焊接试样表面形貌、界面微观组织形貌特征及其形成的条件、界面波及其形成的机理、机械性能等方面进行了研究,其主要研究内容和成果如下:首先,研究了激光高速冲击焊接过程中激光与物质的相互作用机理;讨论了焊接界面射流、界面波的形状特征;探讨了焊接界面形成的必要条件;探究了焊接界面波形成的理论模型机理,为激光高速冲击焊接的实验研究提供理论支持。其次,在不同激光能量下,利用激光高速冲击焊接工艺成功地获得了Mo/Cu焊接试样。通过比较发现:随着激光能量增加,焊接中心区域的回弹和焊接试样的表面波更加明显;通过扫描电子显微镜(SEM)进一步观测发现:随着激光能量的增加,焊接界面波的形状由平直状变为锯齿状;通过对焊接界面的线性扫描(EDS)分析发现:在焊接界面上发生微弱的元素扩散,扩散层厚度大约为1.5μm。此外,研究表明在Mo/Cu试样焊接面既没有出现裂纹现象也没有产生熔池、小孔、金属间化合物缺陷,这意味着激光高速冲击焊接是实现Mo/Cu焊接的一种有效途径;通过纳米压痕硬度实验发现:焊接区域钼和铜的纳米压痕硬度值相比于原材有明显的提高,越靠近焊接界面处,纳米压痕硬度值增加幅度越明显且Mo的增幅大于Cu的增幅;通过拉伸剪切实验发现:最大拉伸力随着激光能量的增加也在增大,同时出现两种失效形式:焊接界面断裂失效和焊点边缘断裂失效,并且失效均发生在铜箔一侧,这表明Mo/Cu焊接接头具有良好的机械性能。最后,利用激光高速冲击焊接工艺成实现Ta/Cu的焊接。研究了在不同激光能量、不同飞行距离下的Ta/Cu焊接可行性。通过比较发现:无论是在不同激光能量下还是在不同飞行距离下,Ta/Cu焊接试样表面和底面均发生不同程度的塑性变形且没有烧蚀、裂纹等缺陷;通过扫描电子显微镜(SEM)观测,发现焊接区域呈环状,焊接方向与密度较大的Ta一侧的界面波波峰偏移方向一致,且左右焊接区域的波形不对称。进一步研究发现:焊接试样的有效焊接面积随着飞行距离的增加而先增大后减小,随着激光能量的增加而增大。不同飞行距离下的波形均呈现波浪状且波的振幅和波长随着飞行距离的增大而增大,不同激光能量下的焊接界面波形随着激光能量的增加由平直状变为波浪状;通过线性扫描(EDS)发现:焊接界面发生微弱的元素扩散,扩散层厚度为1μm且焊接界面没有生成金属间化合物,这意味着激光高速冲击焊接Ta/Cu具有可行性;通过纳米压痕硬度测试发现:越靠近焊接界面,硬度值增加幅度越明显且Cu的增加幅度大于Ta;在拉伸剪切测试与剥离测试中,Ta/Cu焊接试样的主要失效形式为:焊接界面断裂失效和焊点边缘断裂失效。研究发现,最大拉伸力和剥离力随着激光能量的增大而增大,随着飞行距离的增大呈先增大后减小的趋势,这表明Ta/Cu激光高速冲击焊接获得质量良好的焊接接头。本文研究为难熔金属和铜的焊接提供了一种新型的焊接工艺方法,并为难熔金属与铜的激光高速冲击焊接在实际工程中的应用提供了理论和实验指导。