SiCp/2024Al复合材料具有很多优良性能,比如高比强度、低密度、高耐磨性、良好的热导率、较低的热膨胀系数。多用于需要重量轻却高磨损的零件中,例如汽车活塞、战斗机起落架。对于其热性能可用于航天上热量极度不均匀的地方。目前对于SiCp/2024Al复合材料的连接方面研究不多,主要是用扩散焊、搅拌摩擦焊等。针对其产生的各种问题如:增强相烧损、增强相分布不均匀、焊接效率低、气孔、裂纹,对其提出基于激光熔化沉积的原理进行连接。首先,本课题使用20%SiC与2024Al粉末混合而成的混合粉末进行平板激光熔化沉积增材制造试验,主要研究了工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉量)对成形质量的影响。发现可以通过此方法将粉末沉积成形在平板表面,但出现了一些层间未熔合、界面反应剧烈的问题。通过对线能量进行调整,可以得到界面反应较少、层间熔合情况良好的沉积区。在此基础上展开了复合材料V型坡口平板对接焊,使用的板材2mm厚。焊接过程中出现背侧未熔透通过改变坡口角度、间隙可以改善熔体在背侧的润湿情况。沉积区内产生了气孔及延伸至母材的裂纹,通过控制工艺参数的配合,有效控制了气孔和裂纹的产生,得到了成形较好的接头。对其进行性能测试,拉伸性能达到147MPa左右。其次,本文对接头界面反应进行了热力学分析,发现界面反应主要指导因素为温度,在控制温度的前提下,可以有效控制界面反应的发生。但控制温度会带来宏观成形及沉积区与母材连接不良等问题,因此接下来分析通过加入其它元素来控制界面反应的可能。加入Si元素可以通过抑制反应的方式阻止金属间化合物的产生,而加入Ti元素可以代替Al元素优先与SiC发生反应生成TiC对接头强度没有明显影响。在此基础上对接头不同线能量下进行温度场模拟,0.01m/s下,激光功率小于1000W界面反应的倾向性较低。最后,针对界面熔合情况较差的问题,对未熔合区域进行能谱分析,发现有SiC颗粒聚集在不同沉积层之间。为定量研究SiC被排出机制,建立了界面附近SiC颗粒运动模型,发现主要作用在SiC颗粒上的力有重力、粘性阻力、界面力。以10μm粒径的颗粒为例,计算了其在界面附近的运动速度变化规律,若在其到达界面前未被捕获,则最终会在液相中一直与界面保持相对静止,最终被排出沉积区。而后对不同粒径的SiC颗粒进行临界速度曲线分析,最终得到选用粒径40～60μm的SiC颗粒更容易被界面捕获。