1.1研究目的及意义

汽车自诞生以来已经有了一百多年的历史，轿车已经驶入千家万户成为了普通老百姓的代步工具。碳纤维复合材料因其质轻高强、耐高温、抗腐蚀等特点广泛应用于航天航空与汽车行业^[1]。但是在实际应用中无法避免与铝合金等传统金属材料进行连接，如何提高CFRP与金属材料的连接强度成为现在研究的重点。目前常用的连接方法有：机械连接、胶接、焊接等^[2]。机械连接需在复合材料表面打孔，会对材料的结构产生破坏，产生应力集中等问题。胶接作为碳纤维复合材料与铝合金等传统金属材料的连接方法之一，有其独特的优势。胶接借助热固性聚合物胶接剂将零件连接为不可拆卸的整体，相对于机械连接，胶接无需机械紧固件（如螺钉、铆钉等），避免因打联接孔而破坏纤维连续性，从而充分利用材料的全部强度，也较好地规避了复合材料各向异性严重、韧性差、缺口敏感度高等问题^[3]。此外，胶接具有受力面大、承载力强、应力分布均匀、结构重量轻、耐电化学腐蚀以及方便异种材料连接等优点，因此，胶接成为CFRP轻量化连接的重要发展方向，近年来成为其连接成形的研究热点^[4-6]。

在胶接成形中，由于胶层分布不均，对界面润湿不理想，胶接剂在连接成形中的交联反应以及温度变化等原因会使胶层产生内应力，降低胶接强度与寿命，导致使胶接产品强度无法充分保证，成形质量不可控，难以用于受力承载等关键部件的连接成形^[7]。因此，探索稳定可靠的胶接工艺是摆在研究人员面前的重要课题。

1.2国内外现状分析

祝萌等^[8]研究磷酸阳极氧化工艺对铝合金材料的胶接性能的影响。研究发现，经过阳极氧化处理的铝合金胶接最大拉伸剪切强度可以达到45.99MPa，相比于未经阳极氧化处理的试样，拉伸剪切强度提高了3倍左右。同时，阳极氧化处理对铝合金的屈服强度、弹性模量和断裂延伸率等产生的影响可以忽略不计。

翟豹等^[9]研究了不同阳极氧化的电压与时间对玻璃纤维-铝合金层压板强度的影响，结果表明，在阳极氧化电压为20V的条件下，在20min之前，时间越长，玻璃纤维-铝合金层压板的抗拉强度和剪切强度越大，在20min时表现出最大的强度。同样的，在氧化时间为20min的条件下，玻璃纤维-铝合金层压板的抗拉强度和剪切强度会随着电压的增大而增大，在20V时出现峰值。

刘兆文等^[10]对阳极氧化处理增强胶接剪切强度的机理进行了研究。研究发现，经过阳极氧化处理后，铝锂合金的表面生成了多孔的氧化膜，增加了胶接剂与合金表面的接触面积，同时合金的表面的自由能有所提高，可以增加胶接界面的润湿性能。在这两方面的共同作用才，提高了胶接的抗剪切强度。

J. M. Arenas等 ^[11]研究了粘接剂（乐泰9466环氧胶和Teromix-6700聚氨酯结构胶）和表面处理（喷砂、砂纸打磨、剥离布浸渍处理）对碳纤维/铝合金单搭接胶接的影响。发现采用环氧树脂胶时，砂纸打磨碳纤维/砂纸打磨铝合金、砂纸打磨碳纤维/喷砂处理铝合金胶接样件的性能好；选用聚氨酯结构胶时，砂纸打磨碳纤维/砂纸打磨铝合金、剥离布浸渍碳纤维/砂纸打磨铝合金、剥离布浸渍碳纤维/喷砂处理铝合金、喷砂处理碳纤维/砂纸打磨铝合金胶接样件的性能好。

I．Choi等 ^[12]对碳纤维/碳纤维单搭接胶接的性能进行了研究，通过增加一层随机取向的芳纶纤维实现对碳纤维板的表面改性，使得碳纤维/碳纤维单搭接样件的胶接强度比表面打磨处理胶接样件的强度提高了37%、比未进行表面处理胶接样件的强度提高74%，增强效果显著。

Ran Wei等 ^[13]在两块碳纤维板间胶接0.08mm厚度的铝箔片研发铝箔/碳纤维层压板，发现铝箔表面采用NaOH或H2SO4/CrO3腐蚀处理都可以增强碳纤维与铝材之间的界面胶接性能。