1.一种碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:对金属基板的待连接区域进行微结构加工,形成烧蚀坑矩阵与多沟槽的复合微结构,其中,沟槽的截面呈颈缩状,其采用多次扫描协同变离焦的方式进行加工;
S2:在金属基板的待连接区域覆盖与碳纤维热塑性复合材料基板的基体树脂同质的熔化状态下的热塑性树脂,在热塑性树脂表面散布微玻璃珠,并对热塑性树脂进行固化;
S3:将碳纤维热塑性复合材料基板与金属基板进行超声焊接;
步骤S1中:首先使用脉冲激光扫描在金属基板的待连接区域上,加工成烧蚀坑矩阵微结构,然后使用脉冲激光扫描在烧蚀坑矩阵微结构表面上,加工多沟槽微结构,形成烧蚀坑矩阵与多沟槽的复合微结构;
在加工烧蚀坑矩阵微结构时满足:30%≤烧蚀坑重叠率𝜆 ≤60%,,
其中, 为加工烧蚀坑矩阵微结构20时的激光扫描间距, 为烧蚀坑矩阵微结构20中单个烧蚀坑的直径,为激光扫描的速度,为激光脉冲频率。
2.根据权利要求1所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法,其特征在于,在加工多沟槽微结构时,采用激光扫描使多沟槽微结构中沟槽的截面呈颈缩状,且满足:0≤沟槽间距 ≤150μm,,
其中, 为加工多沟槽微结构30时的激光扫描间距, 为多沟槽微结构30中单个沟槽的宽度。
3.根据权利要求1所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法,其特征在于,所述脉冲激光采用纳秒或皮秒激光。
4.根据权利要求1所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法,其特征在于,步骤S2包括以下子步骤:S21:将金属基板的待连接区域浸没在熔化的热塑性树脂中并搅拌,待金属基板的待连接区域的微结构被热塑性树脂完全填充后取出金属基板;
S22:取出后的金属基板保持待连接区域的表面水平且在上,并刮去除待连接区域的表面外的其他表面的热塑性树脂;
S23:使用阵列式针孔吸盘在热塑性树脂层表面均匀散布微玻璃珠,并对热塑性树脂进行固化。
5.根据权利要求4所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法,其特征在于,所述阵列式针孔吸盘的吸附孔直径K<微玻璃珠的直径R<阵列式针孔吸盘的吸附口M。
6.根据权利要求1所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法,其特征在于,步骤S3中焊接的具体过程为:保持金属基板在上,碳纤维热塑性复合材料基板在下,将二者的待连接区域进行叠加放置在超声焊接装置的底座治具上并进行焊接。
7.根据权利要求1至6任一项所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法,其特征在于,所述碳纤维热塑性复合材料基板的基体树脂为聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯醚、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、尼龙、聚碳酸酯、热塑性聚酰亚胺中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的碳纤维热塑性复合材料与金属的焊接方法,其特征在于,所述金属基板和碳纤维热塑性复合材料基板的厚度均≤6mm;所述微玻璃珠的直径R为0.15‑
0.5mm;所述超声焊接装置的超声焊接头的端面为方形或矩形。