اخیراً، تیمی از محقق یانگ شانگلو از مؤسسه اپتیک و ماشینهای دقیق شانگهای (SIPM) آکادمی علوم چین (CAS) پیشرفت جدیدی در اتصال لیزری به اتصالات ناهمگن کامپوزیتهای فیبر فلزی-کربن در مرکز تحقیق و توسعه داشتهاند. فناوری ساخت هوشمند لیزری این تیم از یک لیزر نیمه هادی مستطیلی با سطح مسطح قابل تنظیم به عنوان منبع گرما برای تحقق بخشیدن به اتصال فولاد با استحکام بالا و کامپوزیت های فیبر کربن مبتنی بر رزین ترموپلاستیک استفاده کرد، و رابطه بین تاریخچه حرارتی سطحی مواد ناهمگن، مکانیسم شکل دهی سطحی را روشن کرد. و عملکرد مشترک، و نوع جدیدی از استراتژی فرآیند ورودی حرارت لیزری را مطرح کرد. نتایج تحقیق مربوطه به عنوان "اثر تاریخچه حرارتی سطحی بر مکانیسم پیوند اتصال به کمک لیزر QP{5}}CFRTP با پرتو لیزر مستطیل شکل صفحه تخت قابل تنظیم"، منتشر شده در ساختارهای کامپوزیت خلاصه میشود.
توسعه ساختارهای هیبریدی با کارایی بالا با سیستم های چند ماده ای یک روند رو به رشد در صنعت هوافضا است. کامپوزیت های ترموپلاستیک تقویت شده با فیبر کربن (CFRTPs) دارای استحکام و چقرمگی ویژه بالایی هستند و می توانند با فلزات هیبرید شوند تا هم سبک وزنی ساختاری و هم الزامات کنترل هزینه را برآورده کنند. به دلیل تفاوت فاحش خواص فیزیکوشیمیایی بین فلزات و کامپوزیت ها، روش های موجود برای اتصال مواد غیر مشابه کافی نیست و نیاز مبرمی به توسعه فرآیندهای اتصال جدید با کیفیت و کارایی بالا وجود دارد.
این تیم تاریخچه حرارتی سطحی فرآیند اتصال به کمک لیزر را بررسی میکند، وضعیت دمایی ماتریس رزین و رفتار خیس شدن آن را بر روی سطح فلز تجزیه و تحلیل میکند، و اثرات تاریخچههای حرارتی سطحی مختلف را بر روی عیوب اتصال سطحی، ترکیبات شیمیایی، اتصال مقایسه میکند. نقاط قوت و رفتارهای شکست از طریق روش طراحی تاریخچه حرارتی سطحی و تنظیم فرآیند ورودی حرارتی لیزر، دمای سطحی محدود و زمان نگهداری کافی محقق می شود که به ذوب شدن و انتشار کامل ماتریس رزین بر روی سطح فلز، پر کردن ریز منافذ در سطح مشترک و ارتقاء پیوند شیمیایی، منجر به اتصال با کیفیت بالا با بار پیک بالاتر از 10 کیلو نیوتن و مقاومت برشی بالاتر از 22 مگاپاسکال می شود. نتایج تحقیقات مرتبط دارای طیف گسترده ای از چشم اندازهای کاربردی در هوافضا و سایر زمینه های مرتبط است.
شکل 1. فرآیند اتصال به کمک لیزر، ساختار درمان سطح لیزر فوق سریع و نظارت بر تاریخچه حرارتی رابط
شکل 2. رابطه بین تاریخچه حرارتی سطحی و رفتار خیس شدن رزین روی سطح فلز
