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通过表面激光预处理实现聚丙烯/铝合金摩擦点焊的强连接

DOI：10.1016/j.jmst.2020.02.035 期刊：Journal of Materials Science & Technology 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 轻量化设计对金属与非极性塑料异种材料高强度连接的需求日益增长，但直接通过焊接实现此类连接极具挑战性。本研究通过在铝合金表面设计激光预处理工艺，制备出具有深孔结构的铝基多孔表面，并成功采用摩擦点焊将其与聚丙烯（PP）连接。接头最高强度达29 MPa，与基体PP强度相当（即接头效率达100%），远超现有报道水平。铝合金与PP的连接机制主要源于激光加工形成的铝多孔结构与重熔PP之间产生的显著机械互锁效应，以及界面处化学键的形成。经激光处理的深孔铝表面结构显著改变了Al-PP反应特性，首次在非极性塑料/铝接头界面检测到C-O-Al化学键证据，该键合源于焊接过程中铝合金表面氧化物与PP热氧化产物的反应。本研究为通过表面激光处理技术增强金属-塑料连接提供了新途径。
作者： S.C. Han，L.H. Wu，C.Y. Jiang，N. Li，C.L. Jia，P. Xue，H. Zhang，H.B. Zhao，D.R. Ni，B.L. Xiao，Z.Y. Ma
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过辅助表面激光预处理技术实现金属与非极性塑料强连接可行性的研究，以及阐明激光预处理金属与非极性塑料之间的连接机制。

研究成果

铝合金表面经激光预处理后，可与聚丙烯实现有效连接。接头最大强度达到基体聚丙烯的同等水平29 MPa，接头效率达100%。铝合金与聚丙烯界面形成紧密键合，这是生成Al-O-C化学键的结果。Al-PP接头的高强度主要归因于显著的机械互锁效应及Al-O-C化学键的形成。

研究不足

该研究聚焦于通过激光预处理与摩擦点焊实现铝合金与聚丙烯的连接。其局限性包括所使用的特定材料（聚丙烯和5182铝合金）以及激光加工参数，这些可能并不适用于所有金属-塑料组合。此外，研究未探究接头在不同环境条件下的长期耐久性。

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