热塑性聚合物与轻质金属在工业轻量化设计中的连接需求越来越多,激光直接连接技术是实现异质材料连接的重要手段。针对5052铝合金与聚对苯二甲酸丁二醇脂(Polybutylene terephthalate, PBT)激光直接连接存在高反光性与连接强度不高的问题,提出对铝合金的光照上表面进行涂黑处理以提高对激光能量的吸收率,并对铝合金下表面连接处进行局部激光氧化处理以提高铝合金与 PBT 的激光直接连接强度。分析了激光表面氧化处理对铝合金表面的几何形貌、粗糙度和氧含量的影响,并对激光直接连接机理进行了探究。研究结果表明:氧化处理后的铝合金表面形成了微纳结构,表面粗糙度和氧含量增大,表面润湿性能得到明显改善,氧化处理促进了铝合金与PBT之间的锚固连接;X射线光电子能谱仪(XPS)分析发现,铝合金与PBT之间形成了Al—O—C和Al—C化学键,化学连接有效地提高了连接强度。

为了提高碳纤热塑复合材料(CFRTP)/不锈钢激光直接连接(LDJ)数值模拟的准确性, 在实验的基础上拟合得到接触热导率计算公式, 建立了考虑界面接触热阻的三维有限元传热模型。理论仿真结果与实验结果的对比分析表明, 与传统模型相比, 热接触模型更符合实际情况, 可用于表征夹具压力对激光连接效果的影响。在激光功率为339 W、夹具压力为0.1 MPa时, 传统模型计算的相对误差为12.3%, 考虑接触热导率的热接触模型则将相对误差降至2.8%。该模型对提高激光直接连接数值模拟的准确性和工艺参数的优化选择具有重要价值。