[发明专利]一种轻质合金与纤维增强复合材料异质接头及制备方法

说明书

本发明涉及复合材料加工技术领域，具体涉及一种轻质合金与纤维增强复合材料异质接头及制备方法，通过对轻质合金表面进行激光蚀刻处理，在其表面形成微米级凹凸结构，有效提高异质接头的机械嵌合作用，提高异质接头的强度；同时在轻质合金与纤维增强复合材料之间设置有金属网作为过渡结构，并将金属网的一侧喷涂与纤维增强复合材料相同的材质且喷涂层与纤维增强复合材料接触，另一侧与轻质合金接触，改善异质接头润湿性低的问题，减少两种母材的实际接触面积，增大了异质接头界面处的振动；上述两种方式共同配合产生耦合作用，可以提高异质接头的强度，解决了轻质合金与纤维增强复合材料异质接头不易连接，连接后强度低、易发生早期失效等问题。

技术领域

本发明涉及复合材料加工技术领域，具体涉及一种轻质合金与纤维增强复合材料异质接头及制备方法。

背景技术

碳纤维增强复合材料具有密度小即1.1g/cm³-1.6g/cm³、强度高、成型过程中无需化学反应、成型周期短、可重复利用等优点，已成为继铝、钢、钛之后迅速发展的第四大航空结构材料，同时在汽车、机械、医疗、体育等行业得到了大力发展及应用。

碳纤维增强复合材料在使用过程中，不可避免的要和其他材料进行连接，尤其是各种钢材及轻质合金，其中碳纤维增强复合材料与铝合金的连接既能满足强度要求也能满足轻量化设计要求，因此碳纤维复合材料与铝合金的连接技术得到了大量研究。现有的连接技术一般可以分为胶接、机械连接如螺接和铆接以及焊接技术三大类；其中焊接技术通常只适用于基体材料为热塑性材料的复合材料，适用性较差，另外焊接后得到的铝合金与碳纤维增强复合材料异质接头强度较低，已发生早期失效，焊接效果差，影响异质接头的正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质合金与纤维增强复合材料异质接头及制备方法，以解决上述背景技术中存在的现有技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种轻质合金与纤维增强复合材料异质接头的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，表面清洁：对异质接头中需要连接的轻质合金母材和复合材料母材分别进行表面处理；

步骤二，激光蚀刻：对轻质合金母材进行激光蚀刻，使其表面形成凹凸结构；

步骤三，过渡结构喷涂：在轻质合金母材与复合材料母材之间设置有过渡结构，对过渡结构的一侧进行喷涂，得到与复合材料母材材质相同的喷涂层；

步骤四，焊接：将处理后的轻质合金母材、过渡结构以及复合材料母材按顺序依次放置，将过渡结构喷涂层的一侧与复合材料母材接触，未喷涂的另一侧与轻质合金母材接触，使用焊接设备进行焊接，焊接完成后得到高强度异质接头。

在上述技术方案基础上，所述步骤一中的轻质合金设置为铝合金、镁合金或钛合金，所述复合材料设置为碳纤维增强复合材料；更优选的，所述轻质合金采用铝合金，所述复合材料采用碳纤维增强热塑性复合材料。

在上述技术方案基础上，包括以下步骤：

步骤一，表面处理，对异质接头中需要连接的铝合金和碳纤维增强复合材料分别使用有机溶剂进行表面清洗，去除表面的灰尘以及油污杂质；

步骤二，激光蚀刻：使用激光器以脉冲激光的方式对铝合金进行激光蚀刻，经过激光蚀刻之后的铝合金表面形成均匀的微米级凹凸结构；

步骤三，金属网喷涂：选择材质合适的金属网作为过渡结构，将金属网的一侧进行喷涂形成喷涂层，喷涂原材料采用与碳纤维增强复合材料的材质相同的粉末材料；