人類目前正努力在月球上建立一個永久性的月球基地。月球表面的月壤在被燒結后有望用作建筑材料。然而，如何將月壤燒結成一個大尺寸構件是月面建造工程中的重要挑戰之一。因此，月球原位建造工程的一個關鍵問題在于如何將多個小尺寸的燒結模塊組裝成為一個穩定的大型結構。

本研究探索了使用光纖激光器實現HUST-1模擬月壤（HLRS）燒結試塊焊接的可行性，并使用400、600、800、1000及1200W五種不同功率的激光開展系列焊接實驗。研究了焊縫位置處的微觀結構、礦物成分、元素分布及剪切強度。研究發現，一些低熔點礦物在焊接過程中發生熔融并汽化，從而產生了熱分解氣體。此外，焊縫位置處出現了大量微裂紋、氣孔和氣泡等缺陷，導致焊縫剪切強度降低。

最后，還研究了激光功率對焊縫剪切強度的影響規律，結果表明，當激光功率為 1000 W 時焊縫剪切強度達到最高，約為15.69 N/cm。此外，剪切破壞通常發生在熔池以及燒結月壤本體的交界位置處，這是因為此處由于焊接過程中過快的溫度變化以及熔池材料與燒結月壤本體的熱膨脹系數差異而產生了較大的熱應力以及較多的微裂紋，造成焊接試樣在此處更容易發生破壞。

圖. 400W激光焊接試樣焊縫位置EDS分析。（a）焊縫SEM圖;（b-i）元素分布

論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11431-023-2675-0

來源：中國科學技術科學

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