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纳米技术使特种铝合金变得可焊接

2019-01-28 10:39 来源:科技日报

  据物理学家组织网近日报道,美国科学家借助“其貌不扬”的纳米粒子,让无法被焊接的铝合金AA 7075变得可被焊接,得到的产品有望应用于汽车制造等领域,使其零件更轻便、更节能,同时坚固程度不变。

  20世纪40年代,科学家开发出AA 7075,其几乎与钢一样坚固,但重量仅为钢的三分之一,因此有助于提高交通工具的燃油和电池效率,已被用于飞机机身和机翼、智能手机外壳和攀岩登山扣等上。

  但这种合金有一个缺点——“性格固执”。它很难被焊接,特别是无法用汽车制造中使用的焊接方法焊接,使其无法被广泛采用。这是因为,当这种合金在焊接过程中被加热时,其分子结构会使其构成元素铝、锌、镁和铜流动不均匀,导致焊接出来的产品存在裂缝。

  现在,加州大学洛杉矶分校的工程师开发出一种焊接AA 7075的新方法:将碳化钛纳米颗粒(大小仅为十亿分之一米)注入AA 7075的焊丝内,让这些纳米颗粒充当连接件之间的填充材料。

  使用这种新方法,生产出的焊接接头的抗拉强度高达392兆帕斯卡。相比之下,广泛用于飞机和汽车零部件的AA 6061铝合金焊接接头的抗拉强度仅为186兆帕斯卡。根据研究,焊后进行热处理,可将AA 7075接头的抗拉强度提高到551兆帕斯卡,堪与钢材相媲美。新研究还显示,注入了纳米粒子的填充焊丝也可以更容易地连接其他难以焊接的金属和金属合金。

  该研究主要负责人李晓春(音译)说:“新技术有望使这种高强度的铝合金广泛应用于那些能大规模制造的产品,比如汽车或自行车上。公司可以使用他们已经拥有的相同工艺和设备,将这种超强铝合金纳入其制造工艺中,使其产品更轻便、更节能,同时仍能保持其强度。”

  研究人员已经与一家自行车制造商合作,使用该合金制造自行车车身。

(责任编辑:王蔚)

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