Äskettäin Kiinan tiedeakatemian (CAS) Shanghain optiikka- ja tarkkuuskoneiden instituutin (SIPM) tutkijaryhmä Yang Shanglu on saavuttanut uutta edistystä metalli-hiilikuitukomposiittien heterogeenisten liitosten laseravusteisessa liittämisessä T&K-keskuksessa. Laser Intelligent Manufacturing Technology. Tiimi käytti viritettävää tasapäällistä suorakaiteen muotoista puolijohdelaseria lämmönlähteenä toteuttaakseen erittäin lujan teräksen ja kestomuovihartsipohjaisten hiilikuitukomposiittien yhdistämisen, selvitti heterogeenisten materiaalien rajapinnan lämpöhistorian ja rajapinnan muotoilumekanismin välisen suhteen. , ja yhteistä suorituskykyä, ja esitti uudentyyppisen laserlämmönsyöttöprosessistrategian. Aiheeseen liittyvät tutkimustulokset on tiivistetty seuraavasti: "Rajapinnan lämpöhistorian vaikutus QP980-CFRTP:n laseravusteisen liittämisen sidosmekanismiin säädettävällä litteällä suorakaiteen muotoisella lasersäteellä", julkaistu Composite Structuresissa.
Suorituskykyisten hybridirakenteiden kehittäminen monimateriaalijärjestelmillä on kasvava trendi ilmailuteollisuudessa. Hiilikuituvahvistetuilla termoplastisilla komposiiteilla (CFRTP) on korkea ominaislujuus ja sitkeys, ja ne voidaan hybridisoida metallien kanssa sekä rakenteellisten keveys- että kustannushallintavaatimusten täyttämiseksi. Metallien ja komposiittien fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien valtavan eron vuoksi nykyiset menetelmät erilaisten materiaalien liittämiseen ovat riittämättömiä, ja on kiireesti kehitettävä uusia korkealaatuisia ja tehokkaita liitosprosesseja.
Ryhmä tutkii laseravusteisen liitosprosessin rajapintojen lämpöhistoriaa, analysoi hartsimatriisin lämpötilatilan ja sen kostutuskäyttäytymisen metallipinnalla sekä vertaa erilaisten rajapintojen lämpöhistorian vaikutuksia rajapintojen liitosvirheisiin, kemiallisiin koostumuksiin, liitokseen. vahvuuksia ja epäonnistumiskäyttäytymistä. Rajapinnan lämpöhistorian suunnittelumenetelmän ja laserlämpösyöttöprosessin säätelyn avulla toteutetaan rajapintojen lämpötila ja riittävä pitoaika, mikä auttaa hartsimatriisia sulamaan ja diffundoitumaan kokonaan metallipinnalle, täyttämään rajapinnan mikrohuokoset ja edistämään kemiallinen sidos, jonka tuloksena saadaan korkealaatuinen liitos, jonka huippukuorma on yli 10 kN ja leikkauslujuus yli 22 MPa. Aiheeseen liittyvillä tutkimustuloksilla on laaja valikoima sovellusmahdollisuuksia ilmailualalla ja muilla asiaan liittyvillä aloilla.
Kuva 1. Laser-avusteinen liitosprosessi, ultranopea laserpintakäsittelyrakenne ja rajapinnan lämpöhistorian seuranta
Kuva 2. Rajapinnan lämpöhistorian ja hartsin kostutuskäyttäytymisen välinen suhde metallipinnalla
