焊接7075的問(wèn)題在于，當(dāng)金屬被加熱至熔化狀態(tài)時(shí)，組成這種鋁合金的鋁、鋅、鎂和銅流動(dòng)不均勻。該現(xiàn)象被稱(chēng)為相分離，并且由此，沿著焊縫的長(zhǎng)度形成裂縫。

    在李曉春（音譯）教授的帶領(lǐng)下，加州大學(xué)洛杉磯分校Samueli工程學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)著手解決這個(gè)問(wèn)題。在這樣做的過(guò)程中，他們制造了由7075制成的細(xì)棒，其中注入了微小的碳化鈦顆粒。然后將這些細(xì)棒置于較大的鋁合金片之間，這些鋁合金片即將連接，起到填料的作用。當(dāng)細(xì)棒和相鄰材料隨后在電弧焊接過(guò)程中熔化時(shí)，納米顆粒消除了不均勻的流動(dòng)問(wèn)題。

    “納米粒子使液態(tài)金屬中的元素更均勻地固化在一起，從而防止相分離，”李曉春教授表示。“相分離通常會(huì)在冷卻過(guò)程中阻止液態(tài)金屬流動(dòng)，從而在沒(méi)有液體填充的情況下引起收縮和裂縫。由于金屬在加入納米顆粒后凝固更均勻，因此液態(tài)金屬在凝固過(guò)程中流動(dòng)性更好，因此不會(huì)因偏析而開(kāi)裂。”

    生產(chǎn)出的焊接接頭的抗拉強(qiáng)度高達(dá)392兆帕斯卡 - 相比之下，常用的6061鋁合金焊接接頭的抗拉強(qiáng)度僅為186兆帕斯卡。

    “新技術(shù)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)折，但它可以允許這種高強(qiáng)度鋁合金廣泛用于大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品，如汽車(chē)或自行車(chē)，其中零件經(jīng)常組裝在一起，”李曉春說(shuō)。“公司可以使用他們已經(jīng)擁有的相同工藝和設(shè)備將這種超強(qiáng)鋁合金納入其制造工藝中，他們的產(chǎn)品可以更輕、更節(jié)能，同時(shí)仍能保持其強(qiáng)度。”

    事實(shí)上，李曉春和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與一家自行車(chē)制造商合作，該制造商有興趣利用這項(xiàng)技術(shù)制造7075自行車(chē)車(chē)身。

    研究人員最近在《自然-通訊》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于這項(xiàng)研究的論文。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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