Baru-baru ini, tim peneliti Yang Shanglu dari Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) dari Chinese Academy of Sciences (CAS) telah membuat kemajuan baru dalam penggabungan sambungan heterogen komposit logam-serat karbon dengan bantuan laser di Pusat Penelitian dan Pengembangan. Teknologi Manufaktur Cerdas Laser. Tim menggunakan laser semikonduktor persegi panjang dengan bagian atas datar yang dapat disetel sebagai sumber panas untuk mewujudkan penggabungan baja berkekuatan tinggi dan komposit serat karbon berbasis resin termoplastik, menjelaskan hubungan antara sejarah termal antarmuka dari bahan heterogen, mekanisme pembentukan antarmuka. , dan kinerja gabungan, dan mengedepankan strategi proses masukan panas laser jenis baru. Hasil penelitian terkait dirangkum sebagai "Pengaruh riwayat termal antarmuka pada mekanisme ikatan penggabungan QP980-CFRTP dengan bantuan laser dengan sinar laser persegi panjang datar yang dapat disesuaikan", diterbitkan dalam Struktur Komposit.
Pengembangan struktur hibrida berkinerja tinggi dengan sistem multi-material merupakan tren yang berkembang di industri dirgantara. Komposit termoplastik yang diperkuat serat karbon (CFRTP) memiliki kekuatan dan ketangguhan spesifik yang tinggi, dan dapat digabungkan dengan logam untuk memenuhi persyaratan bobot struktural dan pengendalian biaya. Karena perbedaan besar dalam sifat fisikokimia antara logam dan komposit, metode penyambungan material berbeda yang ada saat ini masih belum memadai, dan terdapat kebutuhan mendesak untuk mengembangkan proses penyambungan baru yang berkualitas dan efisien.
Tim menyelidiki sejarah termal antar muka dari proses penyambungan berbantuan laser, menganalisis keadaan suhu matriks resin dan perilaku pembasahannya pada permukaan logam, dan membandingkan efek dari sejarah termal antar muka yang berbeda terhadap cacat penyatuan antar muka, komposisi kimia, sambungan. kekuatan, dan perilaku kegagalan. Melalui metode desain riwayat termal antarmuka dan pengaturan proses masukan termal laser, batasan suhu antarmuka dan waktu penahanan yang cukup diwujudkan, yang membantu matriks resin meleleh dan berdifusi sepenuhnya pada permukaan logam, mengisi mikropori pada antarmuka, dan mendorong ikatan kimia, menghasilkan sambungan berkualitas tinggi dengan beban puncak lebih tinggi dari 10 kN dan kekuatan geser lebih tinggi dari 22 MPa. Hasil penelitian terkait memiliki prospek penerapan yang luas di bidang dirgantara dan bidang terkait lainnya.
Gambar 1. Proses penyambungan dengan bantuan laser, struktur perawatan permukaan laser ultracepat, dan pemantauan riwayat termal antarmuka
Gambar 2. Hubungan antara riwayat termal antarmuka dan perilaku pembasahan resin pada permukaan logam
