东丽公司已研发出一种高速热焊接技术，该技术可在碳纤维增强热固性或热塑性部件表面形成一层可热焊接层，从而实现部件间的瞬时加热连接，无需粘合剂或机械紧固件。这一方法将两大材料体系联系起来，任一类CFRP表面的可焊接层，都支持热固-热固、热塑-热塑或热固-热塑之间的高速组装。

东丽已展示了一个具有与共固化CFRP相当连接强度的飞机结构验证件，并以波音公司作为开发合作伙伴，将目标瞄准2030年后的商用飞机机身应用。这一进展促使我们深入思考，如何在同一结构中结合、连接与粘接热固性和热塑性复合材料，以及如何在各自最适合的领域充分发挥两者的优势。

1⃣️为何要结合热固性与热塑性材料？  

热固性材料在当前航空航天主结构中占据主导地位，其供应链成熟，热压罐及非热压罐工艺路线经过验证，且具备完备的设计许用值体系。热塑性材料则提供了焊接、可回收性、更短的成型周期以及后成型能力。

但现有的材料基础与多数在研项目仍基于热固性体系。混合结构使工程师能够在传统设计、认证或成本因素占优的部位使用热固性材料，而在焊接、生产效率或可持续性至关重要的部位使用热塑性材料。将两者结合于同一机身或部件中，需要可靠的连接技术，粘接、机械紧固或热焊接（一旦存在可焊接界面）。

2⃣️连接热固性与热塑性材料的方法  

• 可热焊接层技术：在已固化的热固性或已固结的热塑性CFRP表面施加一层可焊接层。随后通过高速热焊接实现部件连接，无需粘合剂或螺栓。这使得热固性部件之间或热固性与热塑性部件之间能够进行焊接，并支持高速装配。在东丽的验证件中，连接强度与共固化CFRP相当，该公司的目标是使生产速率达到或超越铝制机身，同时获得减重和全生命周期CO2效益。
  

• 粘接：使用膜状胶粘剂粘接已固化的热固性材料与已固化的热固性材料或已固结的热塑性材料。表面处理、固化周期和质量控制至关重要。此路线不涉及焊接，在速率和可修复性方面不及热塑性焊接，但在次承力结构和许多主承力连接中已是成熟工艺。
  

• 机械紧固：通过螺栓、铆钉或其他紧固件连接热固性和热塑性部件。易于认证和检测，但会增加重量并产生应力集中，常与粘接或焊接结合使用。
  

• 共固化/共固结：当一方为热固性、另一方为热塑性时，共处理通常不切实际。因此，热固-热塑混合结构通常在制造后通过焊接、粘接或紧固件进行连接。
  

• 二次注塑/共模压：可将热塑性材料注塑到热固性预成型体或部件上，以形成机械互锁，并在界面设计得当的情况下实现粘接。此工艺更常用于局部增强或复杂几何形状，而非大型主结构。

3⃣️充分发挥两种材料的优势  

目标是在传统设计、许用值或现有工装占优势的部位使用热固性材料，而在焊接、生产效率、可回收性或后成型能力至关重要的部位使用热塑性材料。东丽的可焊接层技术使得热焊接成为可能，即使连接的一方或双方为热固性材料。因此，现有的热固性部件可以高速组装，而无需粘合剂或螺栓，若热固性和热塑性部件都具备可焊接表面，它们也能被焊接在一起。

诸如HiCAM等项目已在同时使用来自东丽等供应商的热固性和热塑性预浸料，能够将它们统一于同一装配体的连接技术，将决定混合结构能走多远。对于设计者和制造商而言。

💡关键在于，热固性与热塑性材料不再是二选一的关系，它们可以被结合与连接。而选择正确的工艺路线。可焊接层、粘接或紧固，则取决于生产效率、重量、可修复性以及认证路径的要求。