近期，中國科學院上海光學精密機械研究所激光智能制造技術研發中心研究員楊上陸團隊，在金屬-碳纖維復合材料異質接頭激光輔助連接方面取得新進展。科研團隊采用可調平頂矩形半導體激光作為熱源，實現了高強鋼與熱塑性樹脂基碳纖維復合材料的連接，闡明了異種材料界面熱歷史、界面成形機制與接頭性能的關系，并提出了新型激光熱輸入工藝策略。
開發高性能的多材料體系混合結構是航空航天領域的發展趨勢。碳纖維增強熱塑性復合材料具有超高的比強度和韌性，與金屬混合應用可同時滿足結構輕量化以及成本控制的需求。金屬和復合材料之間存在物理化學性質差異，現有異種材料連接方法存在不足，亟待開發高質高效的新型連接工藝。?? ?
科研團隊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以及樹脂基體在金屬表面的潤濕行為，對比了不同界面熱歷史對界面連接缺陷、化學成分、接頭強度和失效行為的影響。該研究通過界面熱歷史設計方法與激光熱輸入工藝調控，實現了極限界面溫度和充分保溫時間，有助于樹脂基體在金屬表面的完全熔化和擴散，進而填充界面的微孔，促進化學鍵合，產生峰值載荷高于10kN、剪切強度高于22MPa的高質量接頭。
該研究在航空航天等相關領域具有廣闊的應用前景。相關研究成果以Effect of interfacial thermal history on bonding mechanism of laser assisted joining of QP980-CFRTP with adjustable flat-top rectangular laser beam為題，發表在《復合材料結構》（Composite Structures）上。
激光輔助連接工藝、超快激光表面處理結構和界面熱歷史監測
界面熱歷史與金屬表面樹脂潤濕行為關系
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