激光焊接鋁-碳纖維新工藝 更堅固 更廉價

材料牛注：橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的一個研究小組開發出了激光焊接碳纖維復合材料和鋁材料的工藝，不僅焊接接頭更加堅固，而且成本更加低廉。該工藝有望降低汽車制造業中輕量、高端零部件的成本。

碳纖維復合材料和鋁材料的結合要求結合面要非常干凈，不受結合劑的影響。鋁表面通常有油污和軋制生產過程中產生的污染，而碳纖維通常含有制造工藝中的脫模劑。

目前用于連接這兩種材料的方法是手工研磨表面和溶劑清洗表面，不僅勞動量大而且對環境有害。橡樹嶺國家實驗室小組已經設計出了一個新方法，即激光去除材料表層。激光可以滲入材料的最外層，留下清潔無疵的鋁和暴露在外的碳纖維，使其直接結合，從而形成更好的結合表面，并向自動化生產方向發展。

測試顯示，與傳統粘附工藝的基線接頭相比，該工藝中單搭接剪切接頭試樣的強度和破壞接頭的最大載荷分別增加了15％和16％。激光結構化表面形成的接頭還可以多吸收大約200％的能量，對碰撞安全性和工業裝甲具有一定的意義。

項目合作伙伴Magna International受到了調查結果的鼓舞，并希望開始在生產過程中利用該過程。ORNL領導的研究小組負責人Adrian Sabau將在5月23日至26日于加州長灘舉辦的材料和工藝工程會議上介紹目前的研究結果。該工藝過程可能會導致更多的產業使用鋁和碳纖維，尤其是在汽車工業方面。

Sabau說，“我們的技術大大優于傳統的表面制備方法。該工藝不僅顯著減少碳纖維高分子復合材料的成本，還表明汽車行業將更多地采用這種輕質高強度材料，可能會減少轎車和卡車750磅（340公斤）的重量。”

原文參考地址：Improving the joint: Laser process forms stronger bond between aluminum and carbon fiber

感謝材料人編輯部尉谷雨 提供素材