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铝合金与钢的连接技术-可制造轻型军用车辆

来源:互联网 | 作者: 双面演员 | 发布时间:2018-06-15 10:01:07 点击量:

 

铝合金与钢的连接技术-制造轻型军用车辆

 

研究人员开发并成功地测试了一种将厚板铝焊接成钢的创新工艺。太平洋西北国家实验室(民族解放力量)。这种被称为搅拌摩擦配合的新工艺将用于制造重量更轻、速度更快、燃油效率更高的轻型战斗车辆。

 

铝合金与钢的连接技术

 

更加轻量化点燃坦克:

据美国政府问责局称,美国军方每年在燃料消耗上花费数十亿美元。这一成本可以通过降低飞机、船舶、货物和地面车辆的重量来降低。因此,为了降低燃料成本、维护军事人员的安全和提高作战效能,美国陆军坦克汽车研究开发和工程中心(TARDEC)在2014年初推出了一项运动,使作战系统-例如坦克、运兵车和战车-更加轻量化。

 

研究人员正在研究的一种方法是用更厚、更轻的铝代替重钢零件。然而,钢和铝不能结合在一起,因为它们的熔点是非常不同的。因此,团队需要一个新的过程来组合这些材料。

 

TARDEC随后与PNNL合作,PNNL为汽车部门设计了专门的材料连接方法,以开发新的搅拌搭接技术。这些方法包括:搅拌摩擦焊接,焊接相似金属的不同厚度,以及搅拌摩擦焊,焊接薄板相当不同的材料,如钢和铝。

 

尽管搅拌摩擦技术能够解决用钢焊接薄铝片的挑战,但它不会扩展到坚固的军用车辆所需的铝厚板(通常以英寸为单位)。铝是。

 

一种与铝和钢很好地结合的技术:

在木制品加工中,用胶水和燕尾把木块连接在一起。搅拌摩擦燕尾是一种适用于金属的类似技术。机械联锁是通过将铝变形成一个特殊设计的工具,形成一个钢制的燕尾槽。这种工具同时通过沿着燕尾的底部摩擦,形成一种薄的冶金结合物-或金属间化合物。这种金属间化合物“粘合”了金属在燕尾内。

 

研究人员发现,当复杂的机器控制被用来精确地调节铝-钢界面的压力和温度时,它们会阻止金属间化合物的生长。在其他搅拌摩擦技术中,这些化合物的厚度和不均匀性都会导致接头脆性和最终失效。然而,当金属间化合物-铁铝化物或Fe3Al-在搅拌摩擦搭接法中生长时,由于它们非常薄,即比一根头发薄一千倍,因此对关节有利,因为它被称为“胶水”,不会造成脆性。

 

对搅拌摩擦搭接技术所形成的接头进行了室内试验,结果表明,冶金结合配合结构,不仅接头强度提高,而且在接头断裂前延伸到半厘米以上,比其他搅拌摩擦焊接钢、铝延性高5倍。这使得关节在关节断裂之前“给予”或移动更远-这一特性对军事作战车辆很有吸引力。

 

目前,研究人员打算改进该方法,并进一步扩展其他关节配置的程序。除钢与铝外,搅拌摩擦搭接技术还可与其它材料结合,如镁与钢、铝与镁、铝与铜等。搅拌摩擦配合法不仅有助于解决TARDEC的燃油消耗难题,而且还可通过PNNL商业化,得到了用于其他有前途的应用许可和联合研究机会。

 

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