研究人員用納米增強填充線將兩塊7075鋁合金焊接在了一起。

左起依次為：研究生Maximilian Sokoluk、實驗室機械師Travis Widick和Xiaochun Li教授。他們展示了一個用鋁合金AA7075焊接而成的自行車框架。

鋁合金的強度幾乎與鋼相同，但重量卻只有鋼的三分之一。工程師們一直希望將其用于汽車制造業，但一個關鍵的障礙阻礙了鋁合金在汽車行業的應用——用于組裝車身面板或發動機部件的焊接技術無法用于鋁合金。在焊接過程中對鋁合金加熱時，鋁合金的分子結構會造成其組成元素鋁、鋅、鎂和銅等的不均勻流動，導致裂紋的產生。

Phys.org網站1月25日報道，《自然通訊》載文稱，美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）工程學院的工程師們已經開發出一種焊接鋁合金（AA 7075）的方法。他們的解決方案是：將碳化鈦納米顆粒注入AA 7075的焊絲中，然后用納米增強的焊絲作為連接件之間的填充材料。使用這種新方法，研究人員制造出了抗拉強度高達392兆帕的焊接接頭。相比之下，廣泛應用于飛機和汽車零部件的AA 6061鋁合金焊接接頭的抗拉強度為186兆帕。研究人員還證實，焊后熱處理可進一步將AA 7075接頭的強度提高至551兆帕，與鋼的強度接近。

AA 7075的強度很高、質量很輕，有助于提高載具的燃料或電池效率。因此，它常作為制造飛機機身和機翼的材料使用，但機身和機翼材料通常由螺栓或鉚釘連接，不會采用焊接方式。此外，AA 7075還被用于智能手機框架和攀巖鉤等不涉及焊接工藝的產品制造。如果需要將AA7075用于汽車制造，就必須克服來自“焊接的阻力”。 UCLA教授、項目研究首席Xiaochun Li說：“雖然這項技術只是實現了一個簡單的轉變，但它使AA7075這種高強度鋁合金在汽車或自行車批量制造中的應用成為可能。制造商可以用相同的工藝和設備，將這種超強鋁合金融入生產過程，使產品在更輕、更節能的同時，保持較高的強度。”

研究人員已經與一家自行車制造商展開了合作，嘗試利用這種合金制造自行車車架原型。進一步的研究還表明，注入納米顆粒的填充線還能使其他難以焊接的金屬或金屬合金更容易連接起來。

編譯：雷鑫宇

審稿：阿淼

責編：南熙