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热塑性树脂基复合材料超声波焊接技术
热塑性树脂基复合材料具有较高的强度和刚度，以及较好的耐热性、耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天等领域。目前使用最多、应用最广的连接树脂基复合材料的方法是胶接、机械紧固等连接方法，但是它们存在明显的缺点。对胶接而言，胶粘剂固化时间较长，胶接接头质量易受环境的影响，这在很大程度上限制了胶接技术的应用范围。机械紧固包括螺栓连接、铆钉连接等方法，但螺栓、铆钉增加了结构质量，不符合结构轻质轻量化的目标，而且由于需要钻孔导致应力集中，降低了材料的连接强度。尽管传统的固相连接方法存在上述缺陷，但是因为其技术简单、成本低廉，目前仍在大规模应用。
随着汽车制造、船舶、航空航天等领域的不断发展，人们对减轻结构质量、节约经济成本、保证产品安全性能的要求越来越高，这使得“轻质轻量化”的概念应运而生，即在保证结构性能的同时将其由繁变简，由重变轻。采用轻合金或高强树脂等材料代替钢铁，可以在满足结构强韧性、耐疲劳性等的同时，减轻结构质量。材料连接的质量在很大程度上影响了产品的使用性能，高强树脂等轻质材料的性质不同于钢铁，如何保证轻质材料的连接质量对实现轻量化至关重要，因此轻质材料的连接技术具有重要的研究意义。
超声波焊接是一种将超声频电源提供的电能转换为高频振动的机械能的焊接技术。使用超声波技术焊接树脂基复合材料具有效率高、速度快、强度高、严谨性好等特征，近年来已逐步取代传统的固相连接技术。另外，此技术能耗较低、成本低廉，在应用后方便清洗、污染较小，符合绿色发展的概念，而且获得的焊接接头具有较高的稳定性。超声波焊接被认为是焊接连续纤维增强热塑性复合材料最有前途的技术之一。
近年来，焊接技术发展迅速，特别是电阻焊和超声波焊，在某些领域已经逐步取代胶接、机械紧固的方法。其中，电阻焊技术发展较早，技术相对成熟，焊接接头强度大，相比于超声波焊接技术，其应用范围相对较广。国内外学者对超声波焊接技术的研究逐步深入，超声波焊接因具有效率高、速度快、强度高、严谨性好等优势而成为焊接热塑性材料的重要方法之一。另外，相比于电阻焊，超声波焊接技术不需添加金属网等加热元件，实现了结构的一致性，增强了焊接接头的疲劳强度。因此，超声波焊接技术被认为是最适合焊接热塑性材料的方法。
总体来讲，胶接和机械紧固的连接方法以其发展早、技术好的优势，被广泛应用于航空航天以及汽车、轮船等领域，但是使用胶接和机械紧固的方法会产生胶粘剂失效、应力集中等弊端，这严重限制了其未来发展潜力。在结构轻质轻量化的时代背景下，通过超声波焊接技术连接热塑性复合材料的方法近年来发展迅速，并逐步走向成熟，该技术具有焊接接头强度及刚度大，疲劳强度高，同时焊接过程中无需胶粘剂，应力集中不明显等优点;但仍存在一些缺点及空白需要解决与填补，例如焊接时复合材料的微观连接机理、聚合物组成成分的变化等需要深入研究。相信在不久的将来，焊接技术会大范围取代胶接与机械紧固的方式，它们优势互补，共同进入工业化新时代。
