本发明涉及一种碳纤维复合材料与金属材料的连接方法，尤其是涉及一种碳纤维复合材料与镁合金材料的连接方法。

碳纤维复合材料是以碳元素为基体、颗粒或纤维为增强相的复合材料。碳纤维复合材料的密度低、比强度和比模量大，结构尺寸稳定，且具有耐高温、耐疲劳性和耐磨性等优异性能，广泛应用于国防、航天、航空、汽车、仪器仪表等工业领域。

碳纤维复合材料和镁合金材料连接通常采用胶粘剂进行粘合，利用胶粘剂树脂与碳纤维复合材料的基体树脂相容性进行粘结获得较高的连接强度。因此需要根据具体的碳纤维复合材料选择合适的胶粘剂进行连接，避免脱粘。另外胶粘剂一般为改性环氧树脂，通过一定的固化形成连接，固化时胶粘剂本身存在一定的收缩，在固化过程中，胶粘剂不再流动而体积持续收缩时则会产生内应力，这影响了连接强度。再有随着时间的推移，固化的胶粘剂会产生老化问题，进一步影响连接强度。

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种碳纤维复合材料与镁合金材料的连接方法，实现碳纤维复合材料与铝合金板材高强度可靠连接。

本发明技术方案如下：一种碳纤维复合材料与镁合金材料的连接方法，包括步骤：按重量份数计，将40～50份镁粉、10～15份铜粉、35～50份钛粉均匀混合并研磨成混合粉末；将所述混合粉末压制成厚度为500～2000μm的中间层；将所述中间层置于镁合金和碳纤维复合材料之间装配压紧构成预制件，并放入充满保护气体的容器中，同时在超声波环境下进行等离子弧焊接将所述中间层及部分镁合金熔化，然后缓慢冷却完成碳纤维复合材料与镁合金材料的连接。

优选的，所述超声波环境的超声波激发频率为10～30kHz，等离子弧焊接时等离子弧电流80A～140A，电压18～40V。

优选的，所述镁粉的粒度为100～500目，铜粉的粒度为100～500目，钛粉的粒度为100～500目。

优选的，为了使镁粉、铜粉和钛粉充分混合研磨，所述研磨是将镁粉、铜粉和钛粉置于球磨罐内，在氩气保护条件下以200～500r/min的速度球磨3～5h。

优选的，所述球磨时，镁粉、铜粉和钛粉的总质量与磨球质量比为1:3～1:4。

本发明所提供的技术方案的优点在于：通过镁粉与镁合金板材作用，铜粉和铁粉增强镁合金与碳元素之间润湿作用，同时铜粉和铁粉发生反应，增强连接效果。采用等离子弧焊接精确控制使中间层及部分镁合金熔化，并同时通过超声波增强熔池流动性提高了焊接接头强度。

图1为镁合金、中间层和碳纤维复合材料三层结构示意图。

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

本实施例所使用的碳纤维复合材料与镁合金材料的连接方法具体是这样的按重量份数计，将镁粉、铜粉和钛粉均匀混合，置于球磨罐内，按镁粉、铜粉和钛粉的总质量与磨球质量比为1:3～1:4放入磨球，在氩气保护的条件下，以200～500r/min的速度球磨3～5h得到混合粉末；将混合粉末压制成厚度为500～2000μm的中间层；将中间层1置于镁合金2和碳纤维复合材料3之间装配压紧构成预制件，结构如图1所示，并放入充满保护气体氩气的容器中，利用等离子同时在超声波环境下进行等离子弧焊接将所述中间层及部分镁合金熔化，然后缓慢冷却完成碳纤维复合材料与镁合金材料的连接。对不同重量组分的混合粉末、不同厚度的中间层及不同的超声波环境(超声波额定功率2.6kw)和等离子弧焊接参数获得的连接件进行剪切强度实验，其结构如下表所示

由实施例3及对比例1、2看出，本发明采用超声波环境下等离子弧焊接的方法得到的焊接接头强度远大于单独采用超声波环境或者单独采用等离子弧焊接所得到的焊接接头强度。