碳纤维增强热固性复合材料-钛合金激光连接接头性能分析

• 作者: 邹祺 叶逸云 焦俊科 吴志生 徐子法 张文武
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 工学
• 关键词: 激光清洗 激光焊接 碳纤维增强热固性复合材料-钛合金异质结构 连接强度 失效机制
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 先进航空材料焊接/连接专栏|Special Topic of Advanced Aeronautical Materials Welding/Joining
• 页码范围: 166-179
• 页数: 14页
• 分类号: V261.8|TG456.7
• 语种: 中文

摘要

碳纤维增强热固性复合材料(CFRTS)和TC4钛合金具有较高的比强度和比刚性,轻量化效果十分明显,在航空航天、新能源汽车制造中应用广泛.为实现CFRTS与TC4钛合金的高强度连接,引入"激光清洗+树脂填充"的界面复合调控工艺.在CFRTS和TC4钛合金激光焊接之前,首先,采用脉冲光纤激光器对CFRTS表面进行激光清洗处理,去除表层的环氧树脂,使CFRTS中的碳纤维裸露出来;其次,利用脉冲光纤激光器对钛合金表面进行微织构处理,提升焊接时熔融树脂与TC4钛合金的接触面积并形成"咬合"结构;最后,在清洗后的CFRTS和钛合金接触面之间添加合适厚度的聚酰胺(PA)树脂,进行激光辅助焊接.研究了激光清洗工艺对接头连接强度的影响,对比分析了不同激光清洗工艺参数下CFRTS的表面形貌、PA树脂填充情况、接头断口形貌,结果表明,激光清洗CFRTS可以显著增强CFRTS-TC4钛合金接头的强度,最大拉伸强度可达23.77 MPa.