金属基智能复合材料超声波焊接制造机理与方法研究

本课题是基于现代工业对功能材料新型加工方法需求而开展的一项探索性研究。超声波金属连续焊接作为一种"冷的"（加工温度只有金属熔点的25％～50％）和低压（＜50MPa）加工方法使得制造埋入功能器件的金属基智能复合材料成为可能。本课题即研究用超声波焊接方法制造金属基智能复合材料的可行性。重点研究铝基复合材料中光纤光栅传感器（FBG）埋入的两个重要机理，即表面效应和体积效应。表面效应描述的是两金属接触表面间的摩擦，而体积效应关注的是金属内部的应力和塑性变形。建立起基于体积效应和面积效应的焊接强度计算模型，并通过该模型预测焊接试样的焊接强度。显微观察和数值模拟埋入光纤传感器金属周围的塑性流情况，通过宏观机械性能试验和数值分析来论证FBG埋入后的金属基复合材料试样的热-机响应。本研究的最终目标是通过超声波焊接方法制造能够自响应并检测自身温度应变的金属基智能复合材料。