研究人员用纳米增强填充线将两块7075铝合金焊接在了一起。
左起依次为：研究生Maximilian Sokoluk、实验室机械师Travis Widick和Xiaochun Li教授。他们展示了一个用铝合金AA7075焊接而成的自行车框架。
铝合金的强度几乎与钢相同，但重量却只有钢的三分之一。工程师们一直希望将其用于汽车制造业，但一个关键的障碍阻碍了铝合金在汽车行业的应用——用于组装车身面板或发动机部件的焊接技术无法用于铝合金。在焊接过程中对铝合金加热时，铝合金的分子结构会造成其组成元素铝、锌、镁和铜等的不均匀流动，导致裂纹的产生。
Phys.org网站1月25日报道，《自然通讯》载文称，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）工程学院的工程师们已经开发出一种焊接铝合金（AA 7075）的方法。他们的解决方案是：将碳化钛纳米颗粒注入AA 7075的焊丝中，然后用纳米增强的焊丝作为连接件之间的填充材料。使用这种新方法，研究人员制造出了抗拉强度高达392兆帕的焊接接头。相比之下，广泛应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。研究人员还证实，焊后热处理可进一步将AA 7075接头的强度提高至551兆帕，与钢的强度接近。
AA 7075的强度很高、质量很轻，有助于提高载具的燃料或电池效率。因此，它常作为制造飞机机身和机翼的材料使用，但机身和机翼材料通常由螺栓或铆钉连接，不会采用焊接方式。此外，AA 7075还被用于智能手机框架和攀岩钩等不涉及焊接工艺的产品制造。如果需要将AA7075用于汽车制造，就必须克服来自“焊接的阻力”。 UCLA教授、项目研究首席Xiaochun Li说：“虽然这项技术只是实现了一个简单的转变，但它使AA7075这种高强度铝合金在汽车或自行车批量制造中的应用成为可能。制造商可以用相同的工艺和设备，将这种超强铝合金融入生产过程，使产品在更轻、更节能的同时，保持较高的强度。”
研究人员已经与一家自行车制造商展开了合作，尝试利用这种合金制造自行车车架原型。进一步的研究还表明，注入纳米颗粒的填充线还能使其他难以焊接的金属或金属合金更容易连接起来。
编译：雷鑫宇
审稿：阿淼
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