近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所激光智能制造技術(shù)研發(fā)中心研究員楊上陸團(tuán)隊(duì)，在金屬-碳纖維復(fù)合材料異質(zhì)接頭激光輔助連接方面取得新進(jìn)展?？蒲袌F(tuán)隊(duì)采用可調(diào)平頂矩形半導(dǎo)體激光作為熱源，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)鋼與熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料的連接，闡明了異種材料界面熱歷史、界面成形機(jī)制與接頭性能的關(guān)系，并提出了新型激光熱輸入工藝策略。

開發(fā)高性能的多材料體系混合結(jié)構(gòu)是航空航天領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料具有超高的比強(qiáng)度和韌性，與金屬混合應(yīng)用可同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)輕量化以及成本控制的需求。金屬和復(fù)合材料之間存在物理化學(xué)性質(zhì)差異，現(xiàn)有異種材料連接方法存在不足，亟待開發(fā)高質(zhì)高效的新型連接工藝。?? ?

科研團(tuán)隊(duì)探究了激光輔助連接過程中的界面熱歷史，分析了樹脂基體的溫度狀態(tài)以及樹脂基體在金屬表面的潤(rùn)濕行為，對(duì)比了不同界面熱歷史對(duì)界面連接缺陷、化學(xué)成分、接頭強(qiáng)度和失效行為的影響。該研究通過界面熱歷史設(shè)計(jì)方法與激光熱輸入工藝調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了極限界面溫度和充分保溫時(shí)間，有助于樹脂基體在金屬表面的完全熔化和擴(kuò)散，進(jìn)而填充界面的微孔，促進(jìn)化學(xué)鍵合，產(chǎn)生峰值載荷高于10kN、剪切強(qiáng)度高于22MPa的高質(zhì)量接頭。

該研究在航空航天等相關(guān)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果以Effect of interfacial thermal history on bonding mechanism of laser assisted joining of QP980-CFRTP with adjustable flat-top rectangular laser beam為題，發(fā)表在《復(fù)合材料結(jié)構(gòu)》（Composite Structures）上。

激光輔助連接工藝、超快激光表面處理結(jié)構(gòu)和界面熱歷史監(jiān)測(cè)

界面熱歷史與金屬表面樹脂潤(rùn)濕行為關(guān)系