碳纖維熱塑性復合材料（Carbon Fiber Reinforced Thermal Polymers, 以下簡稱CFRTP）是一種高性能新型材料，具有比強度高、耐腐蝕、抗疲勞、耐熱性好等特點，在汽車輕量化、無人機制造、航空航天、國防軍工上有著良好的應用前景。CFRTP在應用過程中經常遇到與金屬異質材料的連接問題，如飛機CFRTP蒙皮、功能件與鋁合金結構件的連接，輕量化汽車CFRTP車身覆蓋件與金屬結構件的連接等。這些異質結構件最薄弱的部分往往是CFRTP與金屬連接接頭部位，接頭的質量將直接決定著異質結構件的強度和使用壽命。因此，實現CFRTP與金屬高質量的連接是其工程化、產業化應用的關鍵技術之一。

　　當前CFRTP最常用的連接方法有機械連接、膠結、焊接等。其中，焊接利用了CFRTP基體材料熱塑性樹脂二次熔融的特點，通過加熱熔融連接界面，使樹脂分子擴散完成連接。該方法連接界面與基體材料有良好的相容性，連接強度和環境適應性優于膠結方法，連接件的應力分布比機械連接更均勻，不會產生應力集中，而且焊接工藝時間短，便于實現自動化。作為一種非接觸式的焊接方式，激光焊接具有焊接速度快、焊接強度高、振動應力小、適合焊接復雜結構件等優勢，在CFRTP的焊接上具有良好的應用前景。

　　中國科學院寧波材料技術與工程研究所所屬先進制造技術所激光與智能能量場制造團隊與北京大學深圳研究院合作，針對CFRTP/金屬異質結構的激光連接技術進行了研究。通過建立CFRTP-金屬激光直接連接數學模型，實現了焊接過程熱效應的仿真，以及熔寬、熔深及熱損傷的預測；對連接接頭組織表征分析，發現接頭處氣泡的存在導致應力集中并產生微裂紋，成為接頭失效的主要原因，并對氣泡的產生機理進行了研究（《電加工與模具》，2015，6:6-31）；通過工藝創新，利用激光熔融填充樹脂方法可顯著提高CFRTP/金屬異質結構件的連接強度（發明專利：201510014414.4）。相關研究被評為“第十六屆全國特種加工學術會議”大會優秀論文（2015，11月1-3日，廈門，華僑大學），并在國際會議上報告（International Congress on Applications of Lasers & Electro–Optics, October 18-22, 2015, Atlanta, GA, USA），得到國內外同行的關注。

　　該項目得到寧波市自然科學基金（2015A610078）、深圳市基礎研究布局項目（JCYJ20150529162228734）的支持。