复合材料焊接工艺进展与研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)
复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料[1],其性能发生了重要的改变,在航空航天、汽车、电子电气、建筑等行业得到了广泛应用。在复合材料中,一相为连续相,为基体相,可以是金属或非金属;另一相为分散相,它可以大大改善基体相的性能。复合材料主要应用于工作条件比较恶劣的环境下,它是开发应用时间较短,但发展很快的新型材料,因此在其成型加工方面,出现了很多亟待解决的难点。而焊接技术作为成型方面重要的手段,有着简单可靠的特点,在连接复合材料时,由于其多相的特点,出现传统焊接时焊接性不佳的问题[2]。为更好地开发和使用新型复合材料,对复合材料的焊接进展进行研究有着重要的意义。
按照基体分类,可将复合材料分为金属基复合材料,陶瓷基复合材料,聚合物基复合材料以及20世纪60年代开始研制的碳/碳复合材料等。对于金属基复合材料,钎焊是一种可靠的方法,只有钎料熔化来连接材料,金属基体与增强相之间不承受高温,不会会发生剧烈的反应,增强相也不易发生破坏。但是钎焊接头的强度不高,耐蚀性差,不能满足高的使用要求。因此,近年来,有的学者把目光重新投向了电弧焊。Firas Al Quran等人利用增强相粉末涂层的电极来焊接白铜[3],达到同时完成复合材料的连接和制作的目的。但这种方法还不能直接实现强化后的材料的焊接。钎焊和扩散焊是目前陶瓷基复合材料的主要焊接方法。陶瓷材料一般被要求在高温工作,所以连接材料的熔点一般也很高,这样必然也要求较高的连接温度,不仅容易引起陶瓷材料力学性能的损伤,而且还会增大接头的热应力。聚合物基体可分为热固性树脂基体、热塑性树脂基体和橡胶基体。在连接聚氯乙烯基材料时,日本学者Yohei Kurabe提出了和Firas Al Quran类似的思想,先利用搅拌摩擦焊连接基体,在接头中加入SiC颗粒来达到复合强化的目的[4],相当于连接局部的复合材料,有着良好的效果。
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