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汽车轻量化进程中,车用铝合金和碳纤维增强的复合材料之间的连接是亟待解决的难题之一。本文采用2mm厚的6061铝合金+2.3mm厚的热塑性短碳纤维增强的聚苯硫醚,分别采用胶粘连接、搅拌摩擦点焊以及激光焊接三种连接方法进行试验,并通过接头强度测试、断裂形式及断口分析,探究其连接可行性及其影响因素。采用胶粘连接方法,无论铝合金采用何种表面处理方法,汉高E-120HP环氧胶粘剂和铝合金之间有着较好的界面结合能力,接头强度主要取决于CFRTP与胶黏剂之间的结合力以及CFRTP母材的强度。等离子处理可显著提高接头力学性能,接头拉剪力达到3500N。胶粘连接的固化时间需要长达7天。采用搅拌摩擦点焊方法,直插式选用合适的搅拌头可以焊接上,拉剪强度在500N-1000N之间,但铝板表面难免留下凹陷和毛边等损伤。回填式搅拌摩擦点焊得到的接头力学性能与压入时间、维持时间、压入深度以及转速等因素有关。在本实验条件下,回填式搅拌摩擦点焊接头的力学性能比较差,拉剪力不超过1000N。接头断裂后的形貌可划分成变形区、过渡区、粘附区和热影响区。接头的连接机理主要是机械嵌合和粘附力。采用激光焊接方法,喷丸处理后的铝合金表面粗糙度显著提升,因此在激光焊接时,铝板上表面喷丸处理有利于对激光的吸收,从而使得焊接的功率区间变大,同时焊缝比较细和均匀;铝板下表面喷丸处理后虽然提升了粗糙度,但接头的力学性能却降低。阳极氧化处理后的铝合金表面极性键含量增多,有利于提升铝合金表面和CFRTP的界面结合能力,从而使得接头性能大幅提升,焊接功率为1400W时,接头的拉剪力达到983N。接头经拉伸断裂后观察到沿着激光焊接方向,铝合金粘接的CFRTP逐渐增多,粘接的CFRTP中含有短棒状的碳纤维。铝合金断裂界面上粘接的CFRTP的中央位置处含有密密麻麻的孔洞。CFRTP的断裂界面上存在明显的凹陷,凹陷的两端存在明显的有方向性的撕裂状和无方向性的撕裂状,凹陷中央位置处分布着杂乱的短碳纤维。通过金相实验发现,铝板下表面经过酒精清洗处理的接头金相焊缝界面差异不大,分界线较为平整,存在微小的锯齿状机械嵌合。铝板下表面经过阳极氧化处理的接头金相焊缝中央处的分界线成波浪状,边缘处的波浪状有所减小。采用激光焊接方法,铝合金上下表面进行阳极氧化处理,使用1400W功率进行焊接,在焊缝数量为1、2、3道时,随着焊缝数量的增加,接头处CFRTP熔化越多,与铝合金的粘接面积越大,接头的力学性能也越高,断裂方式为界面处断裂,在3道焊缝时,接头的拉剪力取得最大值为2380N。当焊缝为4、5道时,激光焊接的热输入量越来越多,CFRTP的熔化过多,导致母材的力学性能降低,断裂方式为母材断裂,因此拉剪力反而降低。