לאחרונה, צוות של חוקר יאנג שנגלו ממכון שנגחאי לאופטיקה ומכונות מדויקות (SIPM) של האקדמיה הסינית למדעים (CAS) עשה התקדמות חדשה בחיבור בסיוע לייזר של מפרקים הטרוגניים של חומרי סיבי מתכת-פחמן מרוכבים במרכז המו"פ. של טכנולוגיית ייצור אינטליגנטי בלייזר. הצוות השתמש בלייזר מוליכים למחצה מלבני שטוח בעל גג שטוח כמקור חום כדי לממש את החיבור של פלדה בעלת חוזק גבוה וחומרי סיבי פחמן מבוססי שרף תרמופלסטיים, הבהירו את הקשר בין ההיסטוריה התרמית של החומרים ההטרוגניים, מנגנון עיצוב הממשק. , ואת הביצועים המשותפים, והציגו סוג חדש של אסטרטגיית תהליך קלט חום לייזר. תוצאות המחקר הקשורות מסוכמות כ"השפעה של היסטוריה תרמית משטחית על מנגנון חיבור של חיבור בעזרת לייזר של QP980-CFRTP עם קרן לייזר מלבנית שטוחה מתכווננת", שפורסם ב-Composite Structures.
הפיתוח של מבנים היברידיים בעלי ביצועים גבוהים עם מערכות מרובות חומרים הוא מגמה גוברת בתעשיית התעופה והחלל. לחומרים תרמופלסטיים מחוזקים בסיבי פחמן (CFRTPs) יש חוזק וקשיחות ספציפיים גבוהים, וניתן להכליא אותם עם מתכות כדי לספק גם דרישות קלות משקל מבניות וגם דרישות בקרת עלויות. בשל השוני העצום בתכונות הפיזיקליות-כימיות בין מתכות לחומרים מרוכבים, השיטות הקיימות לחיבור חומרים לא דומים אינן מספקות, וקיים צורך דחוף בפיתוח תהליכי חיבור חדשים באיכות וביעילות גבוהה.
הצוות חוקר את ההיסטוריה התרמית הממשקלית של תהליך החיבור בסיוע לייזר, מנתח את מצב הטמפרטורה של מטריצת השרף והתנהגות ההרטבה שלה על פני המתכת, ומשווה את ההשפעות של היסטוריות תרמיות שונות בממשק על פגמים בחיבור הממשק, הרכבים כימיים, מפרקים חוזקות והתנהגויות כישלון. באמצעות שיטת התכנון של היסטוריית תרמית תרמית וויסות תהליך קלט תרמית בלייזר, מתממשים טמפרטורת הממשק המגבילה וזמן החזקה מספיק, המסייעים למטריצת השרף להמיס ולהתפזר לחלוטין על פני המתכת, למלא את המיקרו-נקבים בממשק ולקדם את התקשרות כימית, וכתוצאה מכך מפרק איכותי בעל עומס שיא גבוה מ-10 קילוואן וחוזק גזירה גבוה מ-22 MPa. לתוצאות המחקר הקשורות יש מגוון רחב של אפשרויות יישום בתעופה וחלל ובתחומים קשורים אחרים.
איור 1. תהליך חיבור בעזרת לייזר, מבנה טיפול משטח לייזר מהיר במיוחד וניטור היסטוריה תרמית של ממשק
איור 2. הקשר בין היסטוריה תרמית משטחית והתנהגות הרטבת שרף על פני מתכת
