碳纖熱塑復合材料激光連接技術研究進展*

（中國科學院寧波材料技術與工程研究所，寧波 315201）

碳纖熱塑復合材料（Carbon Fiber Reinforced Thermal Polymers,CFRTP）具有比強度高、耐腐蝕、抗疲勞、耐熱性好等特點[1]，在無人機制造、航空航天、國防、軍工、汽車輕量化上有著良好的應用前景。

纖維增強熱塑性復合材料的用量已成為飛機先進性的一個重要標志，也是我國航空工業發展的迫切需求[2]。目前國內外新研制的飛機不但在水平安定面、副翼、垂尾等結構采用了復合材料，而且機身、機翼翼盒等主結構也采用復合材料，使得結構一體化程度提高，系統安裝較為簡單，減少了零部件數，縮短了總裝時間[3]。在全球最大飛機A380的機身上，22%質量的部件采用了碳纖維復合材料（見圖1），燃油的經濟性直接比其競爭機型降低了13%左右[4-5]。

無人機上復合材料的使用比例基本是所有航空器中最高的，復合材料直接應用于無人機結構上對減輕空機身質量、增加有效載荷、提高安全性和隱身性具有重要的作用[6]。國外無人機（包括中、高空無人偵察機、無人作戰飛機等），無一例外地大量使用了復合材料結構，有些甚至是全復合材料結構（見圖2）；在汽車輕量化制造領域，這也是能源汽車輕量化的必由之路，用CFRTP取代鋼體車身，汽車將減重60%，燃油利用率將超過30%[7]。

由于受到成型模具的限制，復雜CFRTP構件一般通過多個零部件連接而成，而接連接頭部位又往往是整個結構件最薄弱的部分，接頭的質量將直接決定CFRTP構件的疲勞強度和使用壽命。實現CFRTP材料高質量的連接是其工程化應用的關鍵技術之一?！?br>