一种碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，属于异质材料连接技术领域，其包括以下步骤：S1：对金属基板的待连接区域进行微结构加工，形成烧蚀坑矩阵与多沟槽的复合微结构；S2：在金属基板的待连接区域覆盖与碳纤维热塑性复合材料基板的基体树脂同质的熔化状态下的热塑性树脂，在热塑性树脂表面散布微玻璃珠，并对热塑性树脂进行固化；S3：将碳纤维热塑性复合材料基板与金属基板进行超声焊接。本发明专利技术能够降低碳纤维热塑性复合材料与金属超声焊接的工艺难度，可以避免异质材料超声焊接时因热力学参数不匹配而造成的局部应力集中及气孔等焊接缺陷，焊接后接头强度高，可靠性好，能够避免气泡的产生，而且能够避免电偶腐蚀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及异质材料连接，具体涉及一种碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法。

技术介绍

1、对于航空航天、军工、轨道交通、船舶、汽车及风电等领域，采用轻量化结构是实现节能减排的最有效方案，因此采用轻质材料替代传统金属势在必行。在轻质材料中，碳纤维热塑性复合材料(cfrtp)因具有比强度高、耐腐蚀、可回收等优点，备受推崇。

2、在轻质结构的制造中，不可避免会涉及cfrtp与金属(合金钢、钛合金、铝合金、镁合金等)的连接工艺，特别是生产形状复杂或尺寸较大的构件时。然而，金属与cfrtp属异质材料，物理和化学性质存在很大差异，导致其连接结构很难获得足够的强度，这已成为限制cfrtp广泛走向工程应用的技术难题。

3、目前适用于金属与cfrtp的连接方式有机械连接(螺接和铆接)、粘接和焊接。机械连接具有应力集中、电偶腐蚀及非轻量化等缺点，且不太适用于厚板的连接。粘接虽然可克服机械连接的缺点，但严重依赖于粘接剂的性能及固化工艺，且需对粘接面进行严格预处理，其工艺要求较苛刻且效率较低。焊接效率高，但对异质材料的可焊性较差，导致连接强度不足，此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，步骤S1中：首先使用脉冲激光扫描在金属基板的待连接区域上，加工成烧蚀坑矩阵微结构，然后使用脉冲激光扫描在烧蚀坑矩阵微结构表面上，加工多沟槽微结构，形成烧蚀坑矩阵与多沟槽的复合微结构。

3.根据权利要求2所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，在加工烧蚀坑矩阵微结构时满足：30％≤烧蚀坑重叠率λ≤60％，

4.根据权利要求2所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，在加工多沟槽微...

【技术特征摘要】

1.一种碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，步骤s1中：首先使用脉冲激光扫描在金属基板的待连接区域上，加工成烧蚀坑矩阵微结构，然后使用脉冲激光扫描在烧蚀坑矩阵微结构表面上，加工多沟槽微结构，形成烧蚀坑矩阵与多沟槽的复合微结构。

3.根据权利要求2所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，在加工烧蚀坑矩阵微结构时满足：30％≤烧蚀坑重叠率λ≤60％，

4.根据权利要求2所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，在加工多沟槽微结构时，采用激光扫描使多沟槽微结构中沟槽的截面呈颈缩状，且满足：0≤沟槽间距h≤150μm，

5.根据权利要求2所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，所述脉冲激光采用纳秒或皮秒激光。

6.根据权利要求1所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法，其特征在于，步骤s2包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冲，陈玲玉，许梓凯，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：