激光自蔓延连接CFRTP/铝接头微观形貌及形成机理

来源：激光技术杂志2019年第2期北京时间：

作者：周健, 刘双宇, 张福隆

摘要：为了研究碳纤维复合材料（CFRTP）与金属的高效焊接，采用激光诱导Al-Ti-C粉末中间层自蔓延反应的方法，对碳纤维复合材料与铝进行了异种连接实验，分析了中间层自蔓延反应形成焊缝的反应机理、CFRTP/铝连接接头的微观界面和形成机理。结果表明，激光照射使中间层温度升高至933K左右时自蔓延反应开始进行，铝元素熔化并包裹住固态Ti发生反应，生成Ti-Al系化合物，在高温下化合物继续和Ti元素反应生成TiC并释放热量；同时，单质Ti与C也发生反应生成TiC并释放热量，反应产生的热量继续维持下一层面的反应，直至整个中间层反应结束形成良好的"焊缝"；这些热量使得中间层左右两侧母材发生微融再次挤压成型形成质量良好的连接接头。激光诱导Al-Ti-C中间层自蔓延高温合成连接方法可以实现CFRTP/铝的高质量连接，对实现交通工具结构轻量化是有帮助的。

关键词：激光技术, 碳纤维复合材料, 自蔓延连接, 形成机理, 微观界面组织