［本站讯］近日，塑性成形与模具技术研究所在碳纤维复合材料（CFRP）与铝合金低频振动辅助自铆接（LV-SPR）研究方面取得重要进展，相关研究成果以“Low-frequency vibration assisted self-pierce riveting (LV-SPR) of carbon fiber reinforced composite and aluminum alloy”为题，发表于机械制造领域国际顶级期刊International Journal of Machine Tools and Manufacture（简写IJMTM）。材料学院博士研究生邵聪为该文第一作者，林军教授为通讯作者，山东大学为唯一完成单位。

低频振动辅助自冲铆接（LV-SPR）与传统自冲铆接（T-SPR）工艺对比：（a）成形设备；（b）铆接载荷；（c）铆钉和铝板变形EBSD结果；（d）铆接接头截面；（d）钉腿硬度分布；（f）复合材料损伤；（g）接头剪切强度；（h）失效形式

碳纤维复合材料和轻质高强合金是实现汽车、高速列车和航空航天飞行器等高端装备轻量化的重要途径，复合材料和轻合金构件的高效可靠连接是提升装备性能及其服役寿命的关键。传统自冲铆接技术凭借其无须预制孔、高效可靠的工艺特点，在轻合金结构件连接中得到广泛应用，但是在碳纤维/铝合金自冲铆接中，存在铆钉变形困难、复合材料易损伤等难题，严重影响铆接接头性能。为此，团队创新性地提出了低频振动辅助自冲铆接工艺，旨在通过低频振动的振动软化和界面减摩效应来改善铆钉与轻合金板的塑性变形能力，同时有效降低复合材料损伤。实验结果表明，低频振动显著降低了铆接载荷、改善了铆钉腿和铝板变形能力，互锁量提高了36.4%；周期性的加载和卸载改变了摩擦力矢的方向，使铆钉/复材界面摩擦显著降低，复材内部纤维断裂、层间分离、界面脱粘等内部损伤降低了36.2%。因此，低频振动作用显著提升了碳纤维复合材料/铝合金自冲铆接接头质量和连接性能。研究结果为汽车、高速列车及航空航天领域碳纤维复合材料/轻质合金构件的连接提供了一种高性能、高效率解决方案。

本研究得到了国家自然科学基金、山东省优秀青年基金项目、驻鲁部属高校“十四五”服务山东重点建设项目和山东大学齐鲁青年学者计划等项目的大力支持。