预处理沟槽与多壁碳纳米管增强6061-T6铝合金/碳纤维复合材料搅拌摩擦搭接焊的力学性能研究

本研究针对6061-T6铝合金与碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）异质连接中的力学性能提升难题，提出预处理沟槽与多壁碳纳米管（MWCNTs）填充的搅拌摩擦搭接焊（FSLW）新工艺。结果表明：0.2 mm沟槽深度使接头拉伸剪切强度达38.7 MPa（提升43.12%），MWCNTs填充使硬度峰值达135.53 HV，但团聚现象会导致微裂纹缺陷。该研究为轻量化材料高性能连接提供了创新解决方案。

　　

轻量化工程中异质金属/聚合物材料组合符合现代设计需求。为提升6061-T6铝合金（Al alloy）与碳纤维增强热塑性复合材料（Carbon Fiber-Reinforced Thermoplastic Polymer, CFRTP）搭接接头可靠性，研究人员创新性地采用预处理沟槽技术与多壁碳纳米管（Multi-Walled Carbon Nanotubes, MWCNTs）填充策略，通过搅拌摩擦搭接焊（Friction Stir Lap Welding, FSLW）实现材料连接。

扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）与光学显微镜（Optical Microscopy, OM）分析表明：预处理沟槽促使接头内部形成嵌入式镶嵌结构，显著提升焊接可靠性与拉伸剪切强度。当沟槽深度为0.2_?mm时，拉伸剪切强度达到峰值38.7_?MPa，较未处理接头提升43.12%。但过深的沟槽会损害焊接表面形貌并降低力学性能。

MWCNTs的加入增强了热传导效率并提高接头硬度，最高值达135.53_?HV（维氏硬度）。然而，纳米颗粒团聚现象会诱发微裂纹与孔隙缺陷，反而削弱接头强度。通过图像阈值法精准识别了接头内部缺陷分布，为工艺优化提供了关键依据。