近日，校区材料科学与工程学院付伟副教授在金属与热塑性复合材料超声波焊接领域取得重要进展。研究成果以《TA1/PEEK 超声波焊接接头的微观结构与力学性能》（Microstructure and mechanical properties of ultrasonically welded TA1/PEEK joint）为题，发表于期刊《国际材料研究会刊》（Transactions of Materials Research），并入选为期刊封面论文。

近年来，轻量化已成为推动我国工业制造升级的关键突破口。基于“节能、低碳、可持续”的设计理念，采用绿色环保的热塑性塑料对金属材料进行局部替代，构建多材料复合结构从而实现局部减重，为轻量化开辟出一条创新路径。航空航天、轨道交通、汽车工业及医疗器械等领域对轻量化需求迫切，该类结构在这些领域中具有极为广阔的应用前景。然而，热塑性复合材料与金属的物理化学性能存在显著差异，如何实现二者的高强度连接，一直是异质材料连接领域亟待突破的核心技术瓶颈。超声波焊接作为一种在工业应用中极具优势的低能耗连接技术，凭借高精度的能量控制与界面压力调节能力，已初步实现两类材料的有效连接。但是，当前采用超声波焊接技术连接异质材料时接头强度仍有提升空间，界面调控成为进一步提升连接性能的关键环节。

研究团队提出了激光纹理化表面改性方法，在金属表面定向构筑微纳结构及强结合界面层，通过调控金属/热塑性塑料连接界面的机械啮合与化学结合行为，实现二者的高强度超声波连接。采用X射线光电子能谱（XPS）对界面交互作用进行表征分析，结合第一性原理计算，钛合金/热塑性塑料超声波焊接接头强度可达19MPa，进一步验证了界面作用机理及调控过程的定向性。该技术为金属/热塑性塑料连接界面强化提供了新的技术路径，对基础科学和工程应用具有重要意义。

付伟副教授为论文第一作者，其指导的硕士研究生刘鑫为论文第二作者，团队负责人宋晓国教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助。（刘 鑫）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.tramat.2025.100082