Недавно је тим истраживача Јанга Шанглуа са Шангајског института за оптику и прецизне машине (СИПМ) Кинеске академије наука (ЦАС) направио нови напредак у спајању хетерогених спојева композита метал-карбонска влакна уз помоћ ласера у Центру за истраживање и развој. Ласер Интеллигент Мануфацтуринг Тецхнологи. Тим је користио подесиви правоугаони полупроводнички ласер са равним врхом као извор топлоте да би остварио спајање челика високе чврстоће и композита од угљеничних влакана на бази термопластичне смоле, разјаснио однос између међуфазне термалне историје хетерогених материјала, механизма обликовања међуфаза. , и заједничке перформансе, и изнео нову врсту стратегије процеса ласерског уноса топлоте. Сродни резултати истраживања сумирани су као „Утицај међуфазне термалне историје на механизам везивања ласерски потпомогнутог спајања КП980-ЦФРТП-а са подесивим правоугаоним ласерским зраком са равним врхом“, објављено у Цомпосите Струцтурес.
Развој хибридних структура високих перформанси са системима од више материјала је растући тренд у ваздухопловној индустрији. Термопластични композити ојачани угљеничним влакнима (ЦФРТП) имају високу специфичну чврстоћу и жилавост, и могу се хибридизовати са металима како би задовољили и захтеве структуралне лакоће и контроле трошкова. Због огромне разлике у физичко-хемијским својствима између метала и композита, постојеће методе спајања различитих материјала су неадекватне и постоји хитна потреба за развојем нових процеса спајања са високим квалитетом и ефикасношћу.
Тим истражује међуфазну термичку историју процеса спајања уз помоћ ласера, анализира температурно стање матрице смоле и њено понашање при влажењу на површини метала и упоређује ефекте различитих термичких историја на међуфазној површини на дефекте међуфазног спајања, хемијске саставе, спојеве. снаге и неуспешна понашања. Кроз методу дизајна термичке историје на међуфазној површини и регулацију процеса ласерског термичког уноса, остварују се ограничавајућа температура међуфазе и довољно време задржавања, који помажу да се матрикс смоле отопи и потпуно дифундује на површини метала, испуни микропоре на интерфејсу и промовише хемијско везивање, што резултира висококвалитетним спојем са вршним оптерећењем већим од 10 кН и чврстоћом на смицање већом од 22 МПа. Сродни резултати истраживања имају широк спектар могућности примене у ваздухопловству и другим сродним областима.
Слика 1. Процес спајања уз помоћ ласера, ултрабрза структура обраде површине ласером и праћење термалне историје интерфејса
Слика 2. Однос између термичке историје на међуфазној површини и понашања смоле при влажењу на металној површини
