激光冲击铆接成形是激光冲击成形技术与连接技术的交叉应用,它利用激光诱发的爆炸等离子体驱动板材/箔材发生特定的塑性变形,形成铆扣形的嵌入式结构,将两层或多层材料连接在一起,在汽车、飞机等领域具有重要的应用前景。本文对铜箔与开孔不锈钢板的激光冲击铆接成形工艺进行了实验研究,开发了多工艺参数匹配的激光冲击成形模具,探索了成形过程中多种工艺因素的影响规律,分析了成形过程中各区域在各阶段的变形特点和组织结构,从材料的几何特征、塑性流动特征、微观组织特征等方面,分析了材料破坏形式及其破坏机理,建立了铜箔和开孔不锈钢板激光冲击铆接的工艺窗口,并对铆接性能进行了力学性能测试。主要工作及结论如下:（1）利用Nd:YAG固体激光器和数控位移台,选用石英玻璃做约束层,黑色石蜡做吸收层,采用所开发的多工艺参数匹配的成形模具,搭建激光冲击铆接成形实验系统,对纯铜箔和开孔不锈钢板的激光冲击铆接工艺进行了实验研究。（2）研究了激光束、实验材料和模具等工艺因素的影响规律,结果表明:随激光脉冲能量提高,胀形鼓包高度随之增大,进而演变出鼓包顶端破裂、不完全冲裁、完全冲裁等箔材破坏形式;通过模具压板更容易控制和改变有效光斑直径,改善激光束同轴性、能量分布等问题,压板还能隔开吸收层与纯铜箔,有利于进行多次冲击;模具相关参数之间存在垫板孔径D₂>底部支撑直径D₃＞压板孔径D₁≥不锈钢板孔径D₀的数量关系。（3）铆接成形第一阶段,箔材同时发生轴向和径向变形,通过胀形形成鼓包,塑性变形主要来自箔材厚度的减薄,从开孔边缘至中心轴线方向箔材厚度逐渐减小,在鼓包顶端附近,厚度减薄最严重,容易发生减薄破坏;开孔附近材料可以流入成形腔,但开孔上沿会阻碍材料流动,开孔上沿附近材料容易发生剪切破坏或厚度减薄破坏。铆接成形第二阶段,在底部支撑的约束下,材料逐渐以径向变形为主,并胀形形成凸台;随着脉冲次数的增加,凸台顶端直径逐渐增大,并逐渐形成圆筒形结构;开孔附近材料能够流入成形腔,但流入阻力增大,开孔上沿处材料减薄明显,厚度较薄的箔材容易在此处发生破坏;径向变形主要来自凸台附近材料的径向流动,越靠近凸台边缘,材料流动越剧烈,厚度减薄越严重,越容易发生破坏。铆接成形第三阶段,圆筒形结构进一步发生径向变形,最终圆筒底部直径大于开孔板孔径,形成口小底大的铆扣形嵌入式结构。（4）对纯铜箔进行400℃再结晶退火可以改善箔材组织,消除残余应力和加工硬化,并降低各向异性,最终获得较好的综合力学性能;晶粒细小时,铆接过程中箔材厚度变化均匀;晶粒粗大且材料流动剧烈时,局部易产生明显的厚度减薄,进而导致箔材破坏;箔材微观组织会因为塑性变形而发生变化,主要有晶粒拉长、晶粒转动、晶粒破碎等现象。（5）铆接成形时箔材破坏的主要原因,一是因吸收层补充不及时造成激光烧蚀破坏,二是箔材持续塑性变形引发破坏;因塑性变形造成的主要破坏形式有开孔上沿处破坏和铆扣结构底部破坏两种,其中铆扣结构底部破坏又可以分为底部周边破坏和底部中心破坏;铆接缺陷主要包括箔材开孔上沿破坏和不完全铆接两种。（6）根据实验结果绘制泵浦电压U-成形腔高度H成形工艺窗口和泵浦电压U-脉冲次数N成形工艺窗口,根据两种工艺窗口可确定激光冲击铆接相关的主要参数,从而获得稳定可靠的激光冲击铆接结果。（7）通过剪切试验和轴向剥离试验对铆接试样进行性能测试发现,激光冲击铆接成形所获得的铆扣结构抗剪切性能较好,但在嵌入量较小时,受到剪切载荷也会发生铆扣的变形脱离;铆扣结构抗轴向剥离性能较差,施加轴向载荷时,嵌入式结构容易发生转动变形而脱离失效,因此对特殊应用场合推荐进行铆后压平处理。