未来汽车制造将更强，更节能
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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俄亥俄州立大学工程师研究出一种较传统的焊接方式耗能减少80%的新焊接技术，创造出比以往强50%的结合。
该项新技术将会对汽车工业产生重大影响。该技术准备提供新的汽车，其将传统的重型钢件与更轻的替代金属相结合来减少车辆的重量。
尽管在材料设计的最新进展中，替代金属在制造实践中仍是很大的挑战。很多人考虑采用传统的非焊接方式实现，部分是因为焊接过程中的高温和再凝固过程使替代金属弱化，俄亥俄州立大学材料科学与工程专业教授Glenn Daehn说。他帮助研究了这项新技术。
Glenn Daehn说：“材料变强了，但是焊接不会。我们可以设计出具有完整微观结构的金属，但是当采用焊接工艺时，这种微观结构被破坏了。”
“采用我们的方法，在材料成型和结合的同时，他们实际上也变强了。”
日前在哥伦布举行的2015年材料科学与技术研讨会上，Daehn就该项新工艺发表了主题演讲。
在传统的电阻电焊工艺中，制造商在金属件中通入电流，由于金属本身的电阻作用产生热量，金属部分融化结合在一起形成焊接件。然而该项工艺存在产生高电流的能耗多，并且金属融化的部分不如之前强固的缺点。
在过去的十多年中，Daehn和他的团队一直在努力寻找新的方法来解决这些问题。他们已经在被称为汽化铝箔发生器（VFA）系统焊接上积累了超过半打的专利。
在VFA中，高压容器组合在薄的铝箔中产生很短的电学脉冲。仅几微秒（百万分之一秒），铝箔蒸发，热气的爆出使两金属部件以接近每时数千英里的速度结合。
部件未发生融化，因此在他们之前不存在薄弱的金属接缝。相反，两种金属间形成了原子级的直接结合。在高能显微镜下观察，在材料延伸向外彼此环绕的点处结合截面很漂亮，经常呈现出完整的花体。
该项技术使用更少的能量是因为电脉冲的时间很短，并且蒸发铝箔所需能量也较金属部件融化所需能量更少。
目前为止，工程师门已实现了不同组合的结合，如Cu，Al，Mg，Fe，Ni，Ti等。他们在经济廉价的钢和Al合金中创造了很强的结合——通常认为不可能的壮举。通过焊接区结合的高强钢/铝比基体金属具有更高的强度。
该技术在有效形成金属部件的同时将其焊接起来，节省了制造商的步骤。
Daehn和他的团队现在想与制造商一起进一步发展这项技术，这将通过俄亥俄州立大学技术商业化办公室的许可。