CFRP/金属异种材料激光连接工艺的研究现状

树脂基碳纤维增强复合材料（CFRP）作为新型轻质结构复合材料,广泛应用于航空航天器件的零部件中。CFRP与航空常用金属传统连接主要有胶接和机械连接,但具有一定的局限性。激光连接技术具有能量密度高,可控性好等特点,可用于复合材料和金属的连接。本文针对当前树脂基CFRP与金属（铝合金、钛合金、钢等）激光连接接头成形机理以及接头缺陷进行了综述,同时分析了焊接工艺、组织结构优化以及焊前金属表面处理对接头成形的调控,并对CFRP/金属激光连接的发展趋势提出了展望。     

钢/铝异种金属连接工艺的研究现状

近年来采用钢与铝异种金属连接结构的产品越来越多,采用钢铝异种金属焊接可以减轻结构部件的重量,实现轻量化。但钢铝焊接时易出现裂纹、金属间化合物等,严重影响了焊接接头质量。笔者阐述了近年来国内外钢铝异种金属之间各种焊接工艺（压焊、钎焊、熔焊、搅拌摩擦焊）的研究现状,认为激光熔-钎焊方法既易于控制焊接热输入,又能较好的控制钢铝金属间脆性物质层,是一种实现钢与铝异种金属连接的具有前景的工艺。     

陶瓷与金属异种材料连接技术研究现状

陶瓷与金属的连接构件可充分互补其各自性能上的不足,改变了单一的复杂陶瓷零件成型困难与使用过程中抵抗冲击载荷能力差的现状。连接方法降低了陶瓷与金属的连接构件的制造成本,在众多领域上有潜在的应用前景。其相应的连接方法包括钎焊连接、自蔓延高温合成连接和固相扩散连接等。以五种常见的陶瓷为例,分析了陶瓷与金属连接的难点,对陶瓷与金属异种材料的连接现状进行了论述。重点介绍了陶瓷与金属的连接机理、工艺特点及研究现状,并对发展趋势进行了展望。     

金属/CFRP异种材料连接技术的研究进展及界面结合机理分析

碳纤维复合材料(CFRP)具有质轻高强、高模量和低膨胀优势，在“陆海空天”等领域应用潜力和需求极大.其中热塑性碳纤维复合材料(CFRTP)近年来快速发展，CFRP和CFRTP与金属结构件的连接技术受到国内外学者和工业界的广泛关注.文中综述了金属材料与CFRP连接的主要技术及界面的结合机理；对比分析了不同连接工艺的成形原理，总结了金属与CFRP连接界面的不同作用效果；结合发展现状及未来工程应用需求，对金属/CFRP高质量连接技术瓶颈的突破方向进行了展望.     

铝镁异种金属连接研究现状

本文综述了近年来铝镁异种金属焊接的最新研究方法和现状，着重介绍了每种连接方法的特点、工艺要素和接头的力学性能，最后展望了铝镁异种金属连接的发展方向。     

Cu/Al异种金属连接的研究现状

异种金属接头由于具有优良的性能,因而在许多领域得到广泛的应用,也使得异种金属连接成为当今研究的热点,但铜铝焊接时脆性相的生成,使得铜铝接头的性能很难保证.概述了近年来国内外铜铝异种金属焊接技术的研究现状,针对钎焊和摩擦焊技术做了重点介绍,分析了当前铜铝连接存在的主要困难,对于推动Cu/Al异种金属接头的研究及应用具有重要意义.     

镁/钢异种金属激光焊接现状

主要阐述了激光焊接在镁/钢异种金属焊接中的应用,分析了镁/钢两者之间的焊接性.针对镁/钢异种金属焊接方面存在的难题,目前解决的方法可归纳为3种类型:添加中间层、激光熔钎焊和激光-电弧复合焊接.对这3类方法的优缺点进行了系统讨论.     

纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属激光连接研究进展

纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属的异质构件在轻量化现代装备中的应用日趋广泛,实现异质构件优质、高效、可靠的连接具有重要的学术意义和工程应用价值. 详细综述了异质接头激光连接原理和界面结合机制,以及连接界面结合强度增强方法和激光连接工艺对连接接头抗剪强度的影响. 通过增强机械结合和化学键结合,同时采用控制激光热输入、施加压力、填充树脂材料等措施抑制缺陷的产生,接头抗剪强度已可以满足工业应用对静载强度的要求. 同时展望了纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属激光连接技术的发展趋势.     

纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属激光连接研究进展

基于电−磁−热多场联合仿真方法建立电磁感应焊接数值模型,模拟电磁感应焊接过程;通过Cohesive单元及二次名义应变失效准则,分析碳纤维增强复合材料（Carbon fiber-reinforced polymer,CFRP）层合板电磁感应焊接强度;研究CFRP层合板搭接长度及聚醚醚酮（PEEK）胶粘层厚度对焊接强度的影响,并通过单搭接试验验证计算结果。结果表明,在搭接长度为12.5 mm,厚度为0.5 mm的条件下,感应焊接层合板温度最高为385.7 ℃,试验结果为372.5 ℃,数值结果与试验结果的误差为3.5%;在拉伸过程,焊接接头端部首先发生破坏,接头拉伸破坏为纤维抽离破坏、剥离破坏及基体内聚破坏共同作用产生;CFRP层合板的焊接强度与层合板搭接长度没有明显的相关性;PEEK胶粘层断裂类型为张开型与滑移型混合破坏,PEEK胶粘层厚取值为1 mm时,抗剪强度计算结果为5.97 MPa。

     

异种材料超声波钎焊连接的研究现状

将国内外近20年有关异种材料超声波钎焊连接的研究报道给予归纳、总结,介绍了超声波钎焊技术的原理,详细综述了国内外超声波钎焊铝铜、铝钛、铝不锈钢、铝玻璃、铜陶瓷、镍钛等异种材料连接的最新研究概况,并对超声波激光钎焊或熔焊、超声波-电阻焊、超声波塞焊等交叉应用领域的研究进行概述,最后展望了异种材料超声波钎焊技术未来研究的重点和方向。     

钢铝异种金属连接方法现状分析

由于单一金属材料性能的局限性,比如单一金属本身不具备应用所需的所有物理、化学和机械方面的性能,而异种金属接头可以满足需求,这就使得钢铝异种金属的连接变得越来越重要,另外使用钢铝异种金属连接还可以节省费用、节约能源.详细介绍了激光熔焊-钎焊法、脉冲熔焊-钎焊法和CMT法三种连接钢铝异种接头的新型电弧熔焊-钎焊法,这些方法在钢一侧为钎焊,在铝一侧为熔焊,热输入低,熔池温度梯度高,冷却速度快,大大降低了钢铝接头中金属间化合物层的厚度,可以获得良好的接头性能,具有广泛的应用前景.     

钛/铜异种金属连接技术研究进展

分析了钛/铜异种金属焊接存在的问题,介绍了钛/铜异种金属连接技术的研究现状,主要涉及钎焊、摩擦焊、爆炸焊、扩散焊及电子束焊等方法,同时指出这些焊接方法的特点、最新进展及适用性。对于推动钛/铜异种金属焊接的科学研究及工程应用具有重要意义。     

Cu/Al异种材料真空扩散连接研究

采用真空扩散连接工艺对Cu/Al异种材料进行连接,焊后利用扫描电镜和EDS对焊接接头的微观组织及元素扩散行为进行了研究.在焊接温度为540℃、扩散时间为60 min、焊接压力为5MPa的工艺下,焊接接头最高抗拉强度为185 MPa.     

钢铝异种金属新型电弧连接法研究现状

介绍了3种连接钢铝异种接头的新型电弧熔焊一钎焊法，这些方法在钢一侧为钎焊，在铝一侧为熔焊，热输入低，熔池温度梯度高，冷却速度快，大大降低了钢铝接头中金属间化合物层的厚度，可以获得良好的接头性能。     

异种材料连接新方法

异种材料连接是制造业广泛关注的话题，尤其是在汽车行业使用轻型材料，如镁合金、铝合金等，有助于减少车身重量、提高燃料效率和减少温室气体排放量。     

Mg/Al异种金属焊接研究现状

镁合金和铝合金是当前广泛应用并具有良好前景的有色金属材料,而Mg/Al异种金属焊接是当前研究的热点问题。本文介绍了当前镁铝异种金属常用焊接方法的研究现状,分析了焊接中常出现的问题和解决方案。提出进一步开展镁铝焊接工艺和基础理论研究,对于推动镁铝异种金属焊接应用具有重要的意义。     

难熔金属与钢异种材料焊接研究现状

通过对已发表文章的调研概述了难熔金属与钢的焊接性及存在的问题,从不同焊接方法的角度总结了难熔金属与钢焊接的研究现状。指出钨极氩弧焊,电子束焊接多采用熔钎焊方法,一定程度上避免了母材性能差异大造成焊接接头性能差的问题;钎焊与扩散焊多采用添加中间层的方法,缓解母材性能差异引起应力集中、开裂的问题,提高了接头强度,却使得接头界面组织及行为复杂化;压力焊可实现两者的有效接合,但需要对界面行为进一步研究。解决难熔金属与钢的焊接难点,不仅需要深刻认识焊接机理,而且要从工艺、材料、设备综合考虑提出方案,同时要结合工程上的实际要求。     

核电异种金属焊接材料及方法研究现状

异种金属焊接接头开裂是导致核电事故的主要原因,急需开发新材料新技术,提高焊缝质量。传统电弧焊方法存在效率低、热输入大和变形严重等问题。窄间隙电弧焊的热输入、填充量、变形量等都比传统电弧焊低。与窄间隙电弧焊相比,窄间隙激光填丝焊坡口更窄、热输入更低、变形更小、精度更高。研究表明,窄间隙激光填丝焊可获得满足核电压力容器制造要求的焊缝,有望成为异种金属连接新方法。然而,现有窄间隙激光填丝焊采用常规激光及单焊丝填充,仍存在3个主要问题：一是界面容易产生未熔合问题;二是熔融金属粘度大,熔池流动性差,合金元素分布不均匀;三是低熔点共晶相沿晶界析出过多,无法兼顾焊缝抗液化裂纹、应力腐蚀裂纹和高温失塑裂纹能力。研究表明,焊接热源和焊材是解决上述问题的2个关键因素。创新点：(1)系统论述了核电异种金属焊接材料的发展及其趋势。(2)窄间隙激光焊接有潜力成为核电异种金属连接的新方法。(3)焊接热源和焊材是解决窄间隙激光填丝焊界面未熔合、熔池流动性差低及低熔点共晶相沿晶界析出过多等问题的2个关键因素。     

激光滚压焊技术在异种金属连接中的应用

近来铝合金/钢、铝合金/钛合金等异种金属的连接在汽车等行业越来越受到重视。但是采用熔化焊来连接异种金属非常困难,同时扩散焊的效果也不很理想,主要是因为焊接过程中在界面处会产生较多的脆性金属间化合物。因此,急需一种高可靠性、高效率的新工艺对此类异种材料进行高质量的连接。激光滚压焊正是针对这一需求而开发的新型连接工艺。详细介绍了该工艺方法的提出背景、工作原理、界面上金属间化合物的特点以及所得到焊接接头的主要性能。     

铝合金与钢的异种材料点连接研究现状

综述铝合金与钢的异种材料点连接技术的研究现状。介绍电阻点焊、搅拌摩擦点焊、自冲铆连接的工艺方法。对于铝/钢的电阻点焊,利用工艺垫片法能够改善接头温度分布;采用过渡层法能调控界面反应。铝/钢的搅拌摩擦点焊接头强度能接近铝合金同种材料接头强度。对铝合金与钢进行自冲铆连接时,铝合金作为下板时连接窗口比作为上板时较宽。