铝型材散热器

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纳米技术使工程师能够焊接以前不可焊接的铝合金

由于加州大学洛杉矶分校的研究,超强但轻巧的 AA 7075 铝合金,现在可以更广泛地用于汽车和其他制造业。

加州大学洛杉矶分校 SAMUELI 工程学院

20世纪40年代开发的铝合金长期以来一直有望用于汽车制造,除了一个关键障碍。虽然它几乎和钢一样坚固,只有重量的三分之一,但几乎不可能使用通常用于组装车身板或发动机部件的技术焊接在一起。

铝合金7075焊接

这是因为当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 - 产生不均匀的流动,从而导致焊缝出现裂缝。

现在,加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院的工程师开发了一种焊接合金的方法,称为AA 7075.解决方案:注入碳化钛纳米颗粒 - 颗粒非常小,以相当于十亿分之一米的单位进行测量 - 进入AA 7075焊丝,用作连接件之间的填充材料。描述这一进展的论文发表在 Nature Communications 上。

研究人员使用这种新方法生产出的抗拉强度高达392兆帕斯卡的焊接接头。 (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为186兆帕斯卡。)根据研究,焊后热处理,可进一步提高强度AA 7075接头,高达551兆帕斯卡,可与钢材相媲美。

由于AA 7075强劲而轻便,因此可以帮助提高车辆的燃油和电池效率,因此它已经经常用于形成飞机机身和机翼,其中材料通常通过螺栓或铆钉连接而不是焊接。该合金还用于不需要连接的产品,如智能手机框架和攀岩登山扣。

但是合金的耐焊性,特别是汽车制造中使用的焊接类型,使其无法被广泛采用。

“新技术只是一个简单的转折,但它可以允许在汽车或自行车等大批量生产的产品中广泛使用这种高强度铝合金,其中零件经常组装在一起,”加州大学洛杉矶分校雷神公司制造教授 Xiaochun Li 说。和该研究的主要研究者。 “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,他们的产品可以更轻,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,使用该合金的原型自行车车架;新的研究表明纳米粒子注入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。


 

该研究的主要作者是加州大学洛杉矶分校的研究生 Maximilian Sokoluk。其他作者是去年12月在加州大学洛杉矶分校获得博士学位的曹卓正和现任加州大学洛杉矶分校研究生潘帅航。 Li拥有机械和航空航天工程,材料科学和工程专业的教师任命。

来源:EurekAlert!