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金属材料与非金属材料的连接方法有新的研发成果

非金属材料由于其高强度、高硬度、耐腐蚀优异等特点,被广泛应用于冶金、宇航、机械、汽车、电子等领域。但是,非金属材料的塑韧性差,难以制作大而复杂的结构,导致其实际应用受到很大的限制。金属材料的强韧性及优异的冷加工性能可弥非金属材料的缺点。但由于金属材料与非金属材料连接间存在物理化学相容性问题和连接热应力问题,导致其接头强度低、脆性大,在工程应用中受到较大限制。因此,金属材料与非金属材料的连接技术一直是材料连接领域的研究热点之一。

电热合金


传统的金属材料与非金属材料的连接方法有机械连接、胶结、摩擦焊、超声波辅助焊、感应焊、激光焊等方法。但这些方法存在较大缺陷:机械连接常使用螺钉来固定金属与非金属,胶结时在金属与非金属连接面使用化学粘接介质,使得连接处含有了不期望的含有的成分,进而导致接头容易老化、强度变低。摩擦焊对连接面形状要求较高,连接接头精确度和强度较低。采用超声波辅助焊、感应焊等焊接方法时,由于金属与非金属的热膨胀系数相差大,容易出现应力集中,且异种材料结合键不同导致材料机械性能和物理性能存在较大差异,界面结合困难,接头出现大量微裂纹,性能较差。相对于其他焊接方法,激光焊可以严格控制热输入,热变形较小,热影响区窄,精确度高,成型快,但是同样会存在界面结合困难、接头强度低等问题。

电热合金

一种金属材料与非金属材料间的连接方法,充分利用激光微加工非接触、选择性加工、热影响区域小、高精度等优势,在金属材料连接面上利用激光加工出微结构后,再对金属面进行加热,非金属材料受热熔化后填充进微结构内,冷却凝固后金属材料与非金属材料之间形成机械互锁结构并稳定的连接在一起。这种金属材料与非金属材料间的连接方法,接头强度高、不添加任何粘结材料,不易老化、安全环保,成本较低,在实际工程应用中有着广泛的应用前景。


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