Исследован процесс фемтосекундной лазерной сварки литиевоалюмосиликатных ситаллов марки СО-115М. Изучено влияние энергии лазерного импульса (1…10 мкДж), скорости сканирования и глубины фокусировки на геометрические характеристики сварного шва и структурные изменения в материале. Методами оптической и сканирующей электронной микроскопии, а также спектроскопии комбинационного рассеяния показано, что воздействие импульсов с энергией от 2 мкДж и выше вызывает локальную аморфизацию структуры ситаллов. Установлено, что увеличение энергии приводит к росту высоты сварного шва с 130 до 240 мкм, тогда как изменение скорости сканирования в исследованном диапазоне не оказывает значительного влияния. Проведены испытания прочности на сдвиг сварных соединений, выполненных по круговой и спиралевидной траекториям. Показано, что использование спиральной траектории позволяет почти в 3 раза повысить среднюю прочность соединения (до 19,5 МПа) по сравнению с круговой (7 МПа). Полученные результаты демонстрируют перспективность применения фемтосекундной лазерной сварки по спиральной траектории для создания надежных сварных соединений ситаллов.
Сергей Сергеевич Федотов – кандидат химических наук, доцент, кафедра химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Алексей Сергеевич Липатьев – кандидат химических наук, доцент, кафедра химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Татьяна Олеговна Липатьева – кандидат химических наук, доцент, кафедра химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Расим Рамилевич Сайфутяров – кандидат химических наук, руководитель ЦКП ИХАЦ, заместитель начальника аналитической испытательной лаборатории Курчатовского комплекса физико-химическиих технологий, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
Виталий Иванович Савинков – кандидат технических наук, ассистент, кафедра химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Кирилл Эдуардович Трегубов – аспирант, кафедра химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Кристина Владимировна Ширшова – студент, кафедра химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Нина Рудольфовна Запотылько – кандидат технических наук, начальник участка, научно-производственный комплекс по лазерной гироскопии, АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха», Москва, Россия
Владимир Николаевич Сигаев – доктор химических наук, профессор, руководитель Международного центра лазерных технологий, руководитель Международной лаборатории функциональных материалов на основе стекла им. П. Д. Саркисова, заведующий кафедрой химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
1. Tamaki T., Watanabe W., Nishii J., Itoh K. Welding of transparent materials using femtosecond pulses // Japanese Journal of Applied Physics. 2005. V. 40. P. L687.
2. Ham S. S., Kim C. H., Choi S. H., et al. Jig-free laser welding of Eagle XG glasses by using picosecond pulsed laser // Journal of Mechanical Science and Technology. 2019. V. 33. P. 2825 – 2832.
3. Miyamoto I., Okamoto Y., Hansen A., et al. High speed, high strength microwelding of Si/glass using ps-laser pulses // Optics Express. 2015. V. 23. P. 2427 – 2439.
4. Matsuyoshi S., Mizuguchi Y., Muratsugu A., et al. Welding of glass and copper with rough surface using femtosecond fiber laser pulses // Optics and Laser Technology. 2025. V. 181. P. 111804.
5. Alexeev I., Cvecek K., Schmidt C., et al. Characterization of shear strength and bonding energy of laser produced welding seams in glass // Journal of Laser Micro/Nanoengineering. 2012. V. 7. P. 279 – 283.
6. Zhan J., Gao Y., Sun J., et al. Mechanism and optimization of femtosecond laser welding fused silica and aluminum // Applied Surface Science. 2023. V. 640. P. 158327.
7. Jia X., Luo J., Li K., et al. Ultrafast laser welding of transparent materials: from principles to applications // International Journal of Extreme Manufacturing. 2025. V. 7. P. 032001.
8. Beverini N., Virgilio A. D., Belfi J., et al. High-accuracy ring laser gyroscopes: Earth rotation rate and relativistic effects // Journal of Physics: Conference Series. 2016. V. 723. P. 012061.
9. Flugge J., Koning R., Schotka E., et al. Improved measurement performance of the physikalisch-technische bundesanstalt nanometer comparator by integration of a new zerodur sample carriage // Optical Engineering. 2014. V. 53. P. 122404.
10. Ситалл оптический СО-115М, каталог продукции АО ЛЗОС. URL: https://www.lzos.ru/products/steklokristallicheskie-materialy-s-nizkim-koeffitsientom-tklr/sitall-optichesky-so-115m/
11. Cvecek K., Miyamoto I., Strauss J., et al. Sample preparation for glass welding by ultrashort laser pulses yields higher seam strength // Applied Optics. 2011. V. 50. Р. 1941 – 1944.
12. Федотов С. С., Липатьева Т. О., Липатьев А. С. и др. Фемтосекундная лазерная сварка стекла и ситалла с существенно различающимися значениями ТКЛР // Стекло и керамика. 2023. № 1124. С. 3 – 8. [Fedotov S., Lipateva T., Lipatiev A., et al. Femtosecond laser welding of glass and sitall with substantially different values of the LTEC // Glass Ceram. 2023. V. 80. P. 41 – 44.]
13. Fedotov S., Lipateva T., Lipatiev A., et al. Local and high-strength joining of transparent glass and glass-ceramics by femtosecond Bessel beam // Journal of American Ceramic Society. 2023. V. 106 P. 7411 – 7418.
14. Alekseeva I., Dymshits O., Ermakov V., et al. Raman spectroscopy quantifying the composition of stuffed b-quartz derivative phases in lithium aluminosilicate glass-ceramics // Journal of Non-Crystalline Solids. 2008. V. 354. P. 4932 – 4939.
15. Lipatiev A., Fedotov S., Lotarev S., et al. Direct laser writing of depressed-cladding waveguides in extremely low expansion lithium aluminosilicate glass-ceramics // Optics and Laser Technology. 2021. V. 138. P. 106846.
16. Lipateva T. O., Lipatiev A. S., Karateev I. V., et al. Direct laser writing in YAG single crystal: Evolution from amorphization to nanogratings formation and phase transformation // Journal of Alloys and Compounds. 2023. V. 942. P. 169081.
17. Richter S., Zimmermann F., Doring S., et al. Ultrafast high repetition rate exposure of dielectric materials: laser bonding of glasses analyzed by micro-Raman spectroscopy // Applied Physics A. 2013. V. 119. P. 9 – 15.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.11.pp.003-008
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
