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超声波焊接碳纤维增强热塑性复合材料（一）

来源： | 发布日期：2022-11-15

碳纤维增强热塑性复合材料(Carbon fiber reinforced thermoplastic composite, CFRTP)由于其优越的力学性能、较低的加工成本及可回收性，逐渐成为继铝合金、高强钢之后的新一代轻量化材料。

表1 中给出了部分种类CFRTP 与铝合金、钛合金和钢材的力学性能。可知CFRTP 在具有更低密度的同时，其强度已达到或超
过汽车或航空航天常用金属材料。CFRTP 正在成为继铝合金、高强钢之后的新一代轻量化材料。国外已开展了将 CFRTP 应用于车身、机身的尝试。

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荷兰代尔夫特理工大学采用碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)制造了机身面板演示器。在制造中采用超声波焊接实现机身面板中剪切角片和框架的连接，如图 2a 所示。在“清洁天空”计划“多功能机身试验段(MFFD)”和“智能多功能集成热塑性机身(STUNNING)”项目框架下，采用碳纤维增强聚芳醚酮(CF/PAEK)制造直径

4m、长8m的热塑性复合材料机身，如图2b所示。机身试验段中所有零件之间的连接均采用焊接，包括电阻焊、感应焊和超声波焊，通体无铆钉或钻孔，这种方法称为“无尘连接”。

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