复合材料文献

碳纤维增强复合材料与6061铝合金激光连接仿真/徐良， 等. 焊接学报， 2023， 44（11）： 42-51.

摘要： 为研究碳纤维增强复合材料和铝合金搭接激光焊接过程的温度变化规律，文中以6061铝合金和碳纤维增强尼龙66复合材料（CF/PA66）为研究对象，建立了基于热传导的有限元模型，使用SYSWELD软件对两种材料搭接激光焊接过程进行数值模拟，并通过试验验证了模型的准确性；在此基础上研究了激光功率、焊接速度、搭接宽度、冷却条件、工装导热条件对接头温度场的影响规律；研究发现，CF/PA66树脂熔化区域随着激光功率的增大而增加，随冷却速度的增大而减小，同种工艺参数下材料搭接尺寸对界面树脂最大熔化宽度无影响，水冷条件能够显著降低CF/PA66树脂熔化量，導热材料热导率越大，对PA66树脂熔化量的降低作用越显著。

关键词： 激光焊接；6061铝合金；碳纤维增强尼龙66复合材料；数值模拟

TiBw/TA15钛基复合材料真空钎焊界面组织及性能研究/叶嘉宝， 等. 焊接学报， 2023， 44（6）： 111-119.

摘要： 采用Ti-Zr-Cu-Ni钎料对TiBw/TA15钛基复合材料进行真空钎焊，对不同工艺参数下钎焊接头组织及性能进行分析。结果表明，钎焊界面主要由针状的α-Ti相、间隙β-Ti相及Ti2（Cu，Ni）金属间化合物及TiBw增强相组成。随着钎焊温度（920～980 ℃）和保温时间（60～150 min）的增加，针状α-Ti相占比增加，金属间化合物减少，TiBw分布趋于均匀，接头力学性能增加。但较长的保温时间导致界面宽度增加，使接头整体塑性下降。钎料添加量较少且适宜的情况下，钎焊温度980 ℃，保温时间90 min下能获得最佳力学性能。

关键词： 钛基复合材料；真空钎焊；钎焊接头；界面组织；工艺参数

SiCp/2009Al复合材料搅拌摩擦焊T形接头组织与力学性能/张振， 等. 焊接学报， 2022， 43（6）： 75-81.

摘要： 在工具转速800～1 200 r/min、焊接速度100～150 mm/min的工艺参数下，对6 mm厚的硬态（自然时效态）体积分数为15%SiCp/2009Al复合材料轧制板材进行T形搅拌摩擦焊（Friction stir welding， FSW），均获得了致密无缺陷的接头。结果表明，FSW过程中，剧烈塑性变形使焊核区部分SiC颗粒发生一定程度的破碎，破碎程度随转速的增加而增加，随焊接速度的增加而减弱；焊核区中的微米级强化相发生破碎、溶解，并沿焊核区细晶界面析出。T形接头横板两侧各存在2个低硬度区，靠近焊核区的低硬度区的硬度比远离焊核区的低硬度区的硬度低；固定焊接速度为100 mm/min时，转速从800 r/min增加到1 200 r/min时，接头的抗拉强度不变；固定转速为800 r/min时，将焊接速度从100 mm/min增加到150 mm/min时，接头的抗拉强度轻微降低。接头拉伸过程中在横板与竖板交界处受应力最大，所有接头均在此区域断裂。

关键词： 铝基复合材料；搅拌摩擦焊；微观组织；析出相；力学性能

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/徐洁洁， 等. 焊接学报， 2021， 42（10）： 73-86.

摘要： 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。

关键词： 纤维增强热塑性树脂基复合材料；激光连接；超快激光刻蚀；界面增强方法；接头强度

电弧熔丝增材制造钛/铝复合材料的组织与性能/夏玉峰， 等. 焊接学报， 2021， 42（8）： 18-24.

摘要： 通过基于冷金属转移的电弧熔丝增材制造技术制备了铝/钛复合材料。观察到钛/铝结合界面存在元素扩散，形成一定厚度的中间反应层，表明界面结合良好。同时，通过硬度测试得到界面附近的硬度介于钛侧与铝侧之间，这主要是由于元素扩散导致界面附近生成了硬脆金属间化合物。考虑到不同的复合比会导致不同力学性能，通过拉伸试验，研究了复合比对带缺口的钛/铝复合材料拉伸力学性能的影响规律。结果表明，在持续拉伸载荷作用下，钛/铝复合材料的两组成层之间相互影响。随着复合比的增加，抗拉强度和屈服强度增加，断后伸长率由于受钛铝之间冶金反应的影响较大，当钛/铝试样具有较低复合比时，其断后伸长率甚至小于单一沉积铝，随后才随着复合比的增加而增大。另外，运用ABAQUS补充了多组复合比下钛/铝复合材料的拉伸过程，得到了复合比与屈服强度和抗拉强度的关系式。

关键词： 电弧熔丝增材制造；钛铝复合材料；复合比；数值模拟

Ti对SiCp/6092铝基复合材料激光焊焊缝组织和性能的影响/朱强， 等. 焊接学报， 2021， 42（3）： 85-90.

摘要： 采用不同厚度的Ti箔作为填充材料对SiCp/6092铝基复合材料进行激光焊接，分析不同含量Ti元素对焊缝组织和焊接接头力学性能的影响。结果表明，Ti箔的加入可以有效改善熔池流动性，从而减少焊缝区的工艺型气孔。同时，填加Ti箔可以避免激光直接照射在母材上引起的低熔点元素烧损。在激光的照射下，Ti箔完全熔化并与在热传导作用下部分熔化的母材金属发生冶金反应，Ti元素含量过少时，界面反应得不到有效抑制，焊缝中仍分布有大量的脆性相，Ti元素对焊接接头的力学性能改善不明显;Ti元素含量过多时，Ti元素在熔池中未能扩散开，富余的Ti元素与Al元素反应生成Al3Ti。过分长大的Al3Ti呈片状，将对接头的力学性能不利。因此，向熔池中加入适量Ti元素有利于改善熔池冶金反应，从而提升接头力学性能，焊接接头的最大抗拉强度可达206 MPa。

关键词： 铝基复合材料；激光焊；界面反应；力学性能

TIG电弧作用下Ag-Cu-Ti钎料在C/C复合材料上的润湿性分析/于江， 等. 焊接学报， 2020， 41（9）： 69-73.

摘要： 通过TIG电弧直接加热方式实现Ag-Cu-Ti钎料在C/C复合材料上的润湿，观察不同保温时间下润湿钎料宏观形貌，并利用SEM和EDS研究接头微观组织和元素分布。结果表明，在一定保温时间下钎料发生软化，当保温时间为60 min时，钎料在C/C复合材料上润湿效果最好，TiC反应层分布最均匀致密，厚度约为1.3 μm，扩散层厚度最大为5.5 μm。在向反应界面接近的过程中，钎料中Cu和Ag的含量和保持不变，并有AgTi/CuTi3/Cu4Ti3等脆性化合物的生成。此外，Ti元素在近界面处发生聚集，在聚集区有Ti2Cu生成。

关键词： TIG电弧；Ag-Cu-Ti钎料；C/C复合材料；润湿

碳化硅复合材料与碳钢钎焊接头的抗剪强度及微观结构/张宇昆， 等. 焊接学报， 2020， 41（7）： 78-82.

摘要： 采用磁控溅射镀膜技术对碳/碳化硅复合材料（C/SiC）表面进行镀Ti金属化，以AgCu28为钎料，无氧铜为中间层与碳钢进行钎焊连接。研究无氧铜中间层、Ti膜厚度和钎焊温度对接头组织形貌和力学性能的影响。结果表明，采用无氧铜中间层可有效降低接头的残余应力，提高接头强度，并阻挡C/SiC复合材料中的Si元素在钎焊过程中扩散至碳钢侧，防止了碳钢界面FeSix恶性反应层的形成。在试验范围内，钛膜厚度和钎焊温度与接头抗剪强度之间均存在峰值关系。860 ℃，3 μm Ti膜接头平均抗剪强度最高，达到25.5 MPa。由剪切试样碳钢侧断口，可观察到大量平行断口方向的碳纤维和碳纤维脱粘坑。断裂发生在C/SiC复合材料内部距界面约300 μm处。C/SiC界面反应产物以Ti5Si3为主，含少量TiC。钎缝中有TiCuSi相生成。

关键词： C/SiC复合材料；钛膜；中间层；抗剪强度

采用复合钎料加压钎焊70%SiCp/Al复合材料/张德库， 等. 焊接学报， 2020， 41（6）： 67-71.

摘要： 采用机械球磨的方法制备了Al-Si-xSiC（x为体积分数）复合钎料，采用复合钎料实现了70%SiCp/Al复合材料的加压钎焊连接。利用SEM和EDS确定了钎缝是由α-Al，Si，SiC，Al2O3等相组成。结果表明，在压力作用下SiC颗粒被固定在钎缝区而使得钎缝区的组织类似于复合材料，钎缝中一定的SiC颗粒可以缓解母材与金属钎料之间的热膨胀系数之差，从而减小了焊接残余应力，可以提高接头的强度，而钎焊施加一定的压力则可促进钎料与SiC颗粒的润湿性。工艺适当时，接头最高强度达到125.7 MPa。

关键词： SiCp/6061Al复合材料；钎焊；复合钎料；加壓

CNTs对TC4与C/C复合材料钎焊接头组织及力学性能的影响/刘多， 等. 焊接学报， 2020， 41（4）： 1-5.

摘要： 试验采用加入了碳纳米管（Carbon nanotubes， CNTs）的AgCu4.5Ti+xCNTs（x为质量分数，%）复合钎料（简称AgCuTiC复合钎料），实现了TC4钛合金与C/C复合材料的真空钎焊连接。通过SEM，EDS等分析手段确定了在CNTs含量为0.2%、钎焊温度为880 ℃、保温时间为20 min时接头的典型界面组织为TC4/扩散层/Ti2Cu/TiCu/Ti3Cu4/TiCu4/TiC+TiCu2+Ag（s.s）+Cu（s.s）/Ti3Cu4/TiCu4/TiC/C/C复合材料;研究了CNTs含量对接头组织与性能的影响。结果表明，随着CNTs含量的增加，钎缝宽度变化呈下降趋势，界面组织细化，界面中的Ti3Cu4与TiCu4脆性化合物的含量降低、TiC与TiCu2化合物的含量增加;接头的抗剪强度呈先上升后下降的趋势变化;当CNTs含量为0.4%时抗剪强度最高，达到44 MPa;CNTs的加入可使界面组织得到细化，有利于缓解钎缝中心区域与两侧母材之间存在的由于热膨胀系数不匹配而形成的较大残余应力，有效地提高了接头的抗剪强度。

关键词： TC4钛合金；C/C复合材料；CNTs；钎焊；抗剪强度

PPS/CF复合材料电阻焊接工艺及性能评价/纪朝辉， 等. 焊接学报， 2020， 41（3）： 80-85.

摘要： 利用碳纤维织物电阻产热特性对PPS/CF层合板开展电阻焊接工艺研究。试验验证了碳纤维电阻随温度升高而减小的变化规律，从而阐明了碳纤维通电发热非线性增长的原因。通过DSC测试获得PPS熔融态温度区间，利用LSCM对接头微观形貌进行分析，结合接头的LSS试验结果，得到了PPS/CF层合板电阻焊接的主要焊接工艺参数（焊接温度、焊接压力和冷却速率）及其对接头成形和力学性能的影响规律。结果表明，优化后的工艺参数为焊接温度390 ℃、焊接压力0.6 MPa、冷却速率20 ℃/min，此时的焊接接头抗剪强度最高，可达到母材自身抗剪强度的65%。

关键词： 热塑性复合材料；碳纤维；电阻焊接；抗剪强度

摘要： 研究了Cu/Al/Cu层状金属复合材料的电子束焊，对焊接接头的表面成形、微观组织、力学性能进行分析。结果表明，采用电子束焊可以实现Cu/Al/Cu层状金属复合材料的有效连接。不同金属层焊缝宽度明显不同，铝层焊缝宽度最大，且铝层金属大量进入顶部和底部的铜层焊缝中。各层母材和焊缝界面均出现了IMCs层，铝层主要是Al2Cu，铜层则主要是AlCu，Al2Cu。在焊缝中心生成大量的块状Al2Cu，均匀分布在α-Al和Al2Cu组成的共晶组织基体中。接头抗拉强度为44 MPa，断口呈现明显的脆性断裂特征，拉伸断裂位置于显微硬度最高的焊缝中心区。

关键词： Cu/Al/Cu层状金属复合材料；电子束焊；焊缝质量

收稿日期： 2023-07-09