1、陶瓷納米線焊接

    與金屬材料相比，陶瓷具有耐高溫、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定好以及密度小等優(yōu)點，但目前還沒有技術(shù)能夠很好地實現(xiàn)陶瓷部件連接，并保持其良好的性能。因此，合適的連接技術(shù)成為陶瓷大量應(yīng)用的關(guān)鍵，如果能將陶瓷材料連接起來并使其具有良好的性能就顯得十分有意義。

    中國石油大學(xué)（北京）李永峰教授、西安交通大學(xué)單智偉教授和燕山大學(xué)黃建宇教授（共同通訊作者）在Nature Communications上發(fā)表最新研究成果“Ceramic nanowelding”。本項實驗研究中，研究人員介紹了一種用于陶瓷納米線焊接的技術(shù)。采用該連接技術(shù)得到的接頭力學(xué)性能比原始納米線的性能還要好。在CO2氛圍下，借助先進(jìn)的球差環(huán)境透射電子顯微鏡（ETEM），以多孔MgO為釬料，通過化學(xué)反應(yīng)MgO + CO2 → MgCO3實現(xiàn)了陶瓷的連接。該技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)MgO，CuO和V2O5 納米線的連接，并進(jìn)行了拉伸實驗，而且可以連接宏觀的陶瓷材料SiO2，這也意味著該技術(shù)未來可能用在陶瓷工具和器件上。

陶瓷納米線焊接的示意圖及實物圖

    文獻(xiàn)鏈接：Ceramic nanowelding（Nat. Commun., 2018, doi:10.1038/s41467-017-02590-1）

    2、新型焊接材料——多股焊絲

    多股焊絲結(jié)構(gòu)的概念在2009 年由中國礦業(yè)大學(xué)高頂教授首先提出， 并授權(quán)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。通過近年來對機理分析與深度研發(fā)， 引伸出了以“多股復(fù)合焊絲” 為核心的包含了焊接材料、焊絲結(jié)構(gòu)、捻絲裝備、弧焊電源以及特種工藝開發(fā)等多項發(fā)明專利。

    相對于傳統(tǒng)實心單絲或藥芯焊絲產(chǎn)品而言，多股焊絲無論在電?。鄣芜^渡特征以及熔池流動形態(tài)方面，還是焊絲產(chǎn)品合金成分設(shè)計制造到焊接工藝對熔寬、熔深、堆高的可控性，都得到了全面的提升及拓展， 極大地提高了熔化極電弧焊的熔敷效率和接頭性能，尤其為當(dāng)前機器人、自動化焊接生產(chǎn)的高品質(zhì)、高效化的緊迫需求提供了一種全新理念的新型焊材產(chǎn)品。

    多股焊絲是一種新型結(jié)構(gòu)的熔化極焊接材料，其突出特點是結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性，能根據(jù)焊接對象的需要實現(xiàn)“量身定做”。多股焊絲的結(jié)構(gòu)設(shè)計要素主要有6個方面，即多絲的直徑選擇、中心與外圍絲的分配、焊絲的成分調(diào)控、焊絲捻距、絞合方向及焊絲組合數(shù)的確定。圖1是多股焊絲的結(jié)構(gòu)示例，可見該類焊絲經(jīng)不同組合設(shè)計能獲得巨大的工藝與性能空間。圖2是多股焊絲組合示意圖，其原理是實心焊絲與藥芯焊絲的定量搭配。

    多股焊絲的出現(xiàn)，不僅是一種全新理念的，更是焊接技術(shù)走向材料-裝備-工藝一體化的重大進(jìn)步，是當(dāng)前焊接技術(shù)與制造領(lǐng)域的一個創(chuàng)新和跨越。多股復(fù)合焊絲的應(yīng)用范圍和行業(yè)包括：鋼結(jié)構(gòu)、管道、造船、鍋爐壓力容器、重工、工程機械、煤機、耐磨堆焊及海工石油等行業(yè)， 其效益的提升表現(xiàn)為：多股焊絲在同等焊接工藝要求條件下，替代傳統(tǒng)的埋弧焊等工藝，實現(xiàn)了焊接生產(chǎn)效率的提升，熱輸入減小，適應(yīng)了機器人或自動化焊接的高效化需求，并促進(jìn)了弧焊技術(shù)走向“ 控形”和“控性”的新階段。

文獻(xiàn)來源：《焊接技術(shù)》2017年08期

    文獻(xiàn)鏈接： http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-HSJJ201708023.htm

    3、鈦合金線性摩擦焊接的研究

    線性摩擦焊接（LFW）是一種固態(tài)連接工藝，是一項在航空發(fā)動機中制造鈦合金葉片式磁盤的成熟技術(shù)。由于良好的經(jīng)濟效益，LFW廣泛用于制造Ti-6Al-4V飛機結(jié)構(gòu)部件。然而，由于人們對這項工藝的了解不足，LFW技術(shù)很少應(yīng)用于葉片制造之外的工業(yè)領(lǐng)域。

    來自英國克蘭菲爾德大學(xué)的Anthony R. McAndrew （通訊作者）等人概述了鈦合金線性摩擦焊接的研究進(jìn)展。討論Ti-6Al-4V線性摩擦焊縫的微觀組織，力學(xué)性能，飛邊形貌，界面污染物去除和殘余應(yīng)力等，此外通過數(shù)值模擬進(jìn)行分析，并對LFW技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用做出了展望及更好的利用。

由大型金屬加工而成的零件示意圖

    文獻(xiàn)鏈接：A literature review of Ti-6Al-4V linear friction welding （Prog. Mater. Sci.: 10.1016/j.pmatsci.2017.10.003）

    4、塑料焊接

    塑料焊接是將塑料部件熔合在一起的制造方法，該過程通過加熱每個部件直到它們軟化或液化來實現(xiàn)焊接。塑料冷卻時，部件間形成化學(xué)鍵從而熔合在一起。熱塑性焊條通常用于粘接兩個不同的部件。

    不同的塑料焊接方法用于不同的目的，根據(jù)所使用焊接設(shè)備和焊接材料的類型而變化。塑料部件的基材也影響著塑料焊接的方法。通常優(yōu)先選用熱塑性塑料，因為它們能夠?qū)崿F(xiàn)反復(fù)的熔融和固化。

    熱氣焊接使用熱空氣射流來焊接塑料。熱氣使塑料軟化并熔化，從而實現(xiàn)零部件的融合。為該技術(shù)所設(shè)計的熱風(fēng)槍可引導(dǎo)氣流，從而獲得更高的精度。焊條的材料通常與兩種基材相同，用于填充零部件之間的縫隙。

    無氣焊接通過加熱機器或加熱工藝來加熱焊條。該方法有助于防止來自焊條的過量材料積聚，并防止基底材料翹曲。無氣焊接尤其適于焊接熱固性塑料。無氣焊接中光和振動是塑料焊接的兩個技術(shù)指標(biāo)。無法用熱氣焊接的異種材料通?？梢允褂眠@些工藝進(jìn)行熔合。這些工藝，如超聲波、振動、激光、熱塑性焊接等，還可用于焊接那些通常需要保持相對薄度的部件。

    超聲波焊接應(yīng)用低振幅和高頻振動來焊接零件。振動產(chǎn)生熱量，就像手摩擦生熱一樣，從而利用熱量連接兩個部分。超聲波焊接機產(chǎn)生的熱和壓力在兩個部件之間快速形成無縫焊點，適用于生產(chǎn)小型組件，如閃存驅(qū)動器和半導(dǎo)體。

    激光焊接使用光來熔化材料。激光焊接時，一種材料透光，另一種材料吸光。這兩種材料在壓力下連接在一起。然后激光束穿過透光材料進(jìn)入吸光材料，從而產(chǎn)生熱量，形成永久焊點。

    熱塑性焊接與激光焊接相反。在該技術(shù)中，激光穿過透明材料進(jìn)入吸光的有色材料。然后透光材料被吸光材料熔化并熔入其中。

    塑料焊接應(yīng)用廣泛。當(dāng)需要更換的塑料零件價格較高時我們可以對其進(jìn)行修理，將新的部件焊接上去。防水的氣密性容器，如水箱和通風(fēng)管道，有時就是通過塑料焊接組裝的。它也常用于制造產(chǎn)品，如汽車部件和大的面板。

    文獻(xiàn)鏈接：http://www.wisegeek.com/what-is-plastic-welding.htm

    5、不同電池基底上鋰鈉合金的通用焊接

    金屬鋰電池由于其最低的還原電勢和超高的理論比容量，在未來能量儲存領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。然而，鋰枝晶生長以及液體有機電解質(zhì)的易燃性等問題，嚴(yán)重威脅了金屬鋰電池的安全使用。因而其中最有效的策略是使用不易燃且機械強度良好的固態(tài)電解質(zhì)（solid-state electrolytes, SSEs），以此抑制鋰枝晶的生長。

    在如此眾多的SSEs當(dāng)中，立方石榴石相SSEs優(yōu)勢明顯，因為其具有良好化學(xué)穩(wěn)定性、高離子導(dǎo)電率和寬電化學(xué)電勢窗口。金屬鋰和石榴石陶瓷片之間的直接接觸一般會造成接觸不良以及較大的表面阻抗，通過添加聚合物界面或者施壓，界面將有所改善，但阻抗仍然十分高。

    馬里蘭大學(xué)的胡良兵副教授（通訊作者）在著名期刊Advanced Energy Materials上發(fā)表了題為“Universal Soldering of Lithium and Sodium Alloys on Various Substrates for Batteries”的論文，第一作者為王成威博士，共同第一作者為在讀博士生謝華。該文章報道了一種通用焊接技術(shù)，可以快速地將熔融的金屬鋰或金屬鈉涂覆在不同的基底上用于固態(tài)電池和其他應(yīng)用領(lǐng)域。通過添加合金成分，熔融鋰的表面能和粘性都增加了。富鋰的熔融合金在陶瓷、金屬和聚合物等基底上展示了良好的浸潤性。

    通過在熔融鋰和鈉中添加合金成分，進(jìn)行了表面能和負(fù)極粘性的調(diào)控，因此可以直接熔接合金在不同的基底上。鋰錫合金能夠在10s內(nèi)熔接在石榴石SSEs的表面并有良好的緊密接觸。能有效減少石榴石相SSE的表面阻抗直至7Ωcm2。電化學(xué)測試證實表面和合金電極在長時間和高容量測試中的穩(wěn)定性。同時探究該合金基熔接技術(shù)的用途廣泛性，其他鋰二元合金亦有研究，在金屬、陶瓷和聚合物基底上也展示了類似的浸潤性。并且，該熔接技術(shù)可以遷移到熔融鈉合金體系中，鈉錫合金也被成功涂覆在氧化鋁基底上。

焊接鋰以及鋰合金在基底上的示意圖

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