[發明專利]一種輕質合金與纖維增強復合材料異質接頭及制備方法

有效

• 申請號: 202210047410.6
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114346616B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 徐良;李康寧;崔輝;谷世偉;鄭紅彬;張崇放
• 申請（專利權）人: 哈焊國創（青島）焊接工程創新中心有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 青島鼎丞智佳知識產權代理事務所(普通合伙) 37277
• 代理人: 韓耀朋

本發明涉及復合材料加工技術領域，具體涉及一種輕質合金與纖維增強復合材料異質接頭及制備方法，通過對輕質合金表面進行激光蝕刻處理，在其表面形成微米級凹凸結構，有效提高異質接頭的機械嵌合作用，提高異質接頭的強度；同時在輕質合金與纖維增強復合材料之間設置有金屬網作為過渡結構，并將金屬網的一側噴涂與纖維增強復合材料相同的材質且噴涂層與纖維增強復合材料接觸，另一側與輕質合金接觸，改善異質接頭潤濕性低的問題，減少兩種母材的實際接觸面積，增大了異質接頭界面處的振動；上述兩種方式共同配合產生耦合作用，可以提高異質接頭的強度，解決了輕質合金與纖維增強復合材料異質接頭不易連接，連接后強度低、易發生早期失效等問題。

技術領域

本發明涉及復合材料加工技術領域，具體涉及一種輕質合金與纖維增強復合材料異質接頭及制備方法。

背景技術

碳纖維增強復合材料具有密度小即1.1g/cm³-1.6g/cm³、強度高、成型過程中無需化學反應、成型周期短、可重復利用等優點，已成為繼鋁、鋼、鈦之后迅速發展的第四大航空結構材料，同時在汽車、機械、醫療、體育等行業得到了大力發展及應用。

碳纖維增強復合材料在使用過程中，不可避免的要和其他材料進行連接，尤其是各種鋼材及輕質合金，其中碳纖維增強復合材料與鋁合金的連接既能滿足強度要求也能滿足輕量化設計要求，因此碳纖維復合材料與鋁合金的連接技術得到了大量研究。現有的連接技術一般可以分為膠接、機械連接如螺接和鉚接以及焊接技術三大類；其中焊接技術通常只適用于基體材料為熱塑性材料的復合材料，適用性較差，另外焊接后得到的鋁合金與碳纖維增強復合材料異質接頭強度較低，已發生早期失效，焊接效果差，影響異質接頭的正常使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種輕質合金與纖維增強復合材料異質接頭及制備方法，以解決上述背景技術中存在的現有技術問題。

為解決上述的技術問題，本發明提供的技術方案為：

一方面，本發明提供了一種輕質合金與纖維增強復合材料異質接頭的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，表面清潔：對異質接頭中需要連接的輕質合金母材和復合材料母材分別進行表面處理；

步驟二，激光蝕刻：對輕質合金母材進行激光蝕刻，使其表面形成凹凸結構；

步驟三，過渡結構噴涂：在輕質合金母材與復合材料母材之間設置有過渡結構，對過渡結構的一側進行噴涂，得到與復合材料母材材質相同的噴涂層；

步驟四，焊接：將處理后的輕質合金母材、過渡結構以及復合材料母材按順序依次放置，將過渡結構噴涂層的一側與復合材料母材接觸，未噴涂的另一側與輕質合金母材接觸，使用焊接設備進行焊接，焊接完成后得到高強度異質接頭。

在上述技術方案基礎上，所述步驟一中的輕質合金設置為鋁合金、鎂合金或鈦合金，所述復合材料設置為碳纖維增強復合材料；更優選的，所述輕質合金采用鋁合金，所述復合材料采用碳纖維增強熱塑性復合材料。

在上述技術方案基礎上，包括以下步驟：

步驟一，表面處理，對異質接頭中需要連接的鋁合金和碳纖維增強復合材料分別使用有機溶劑進行表面清洗，去除表面的灰塵以及油污雜質；

步驟二，激光蝕刻：使用激光器以脈沖激光的方式對鋁合金進行激光蝕刻，經過激光蝕刻之后的鋁合金表面形成均勻的微米級凹凸結構；

步驟三，金屬網噴涂：選擇材質合適的金屬網作為過渡結構，將金屬網的一側進行噴涂形成噴涂層，噴涂原材料采用與碳纖維增強復合材料的材質相同的粉末材料；