加州大学洛杉矶分校的研究人员展示了一个使用铝合金7075（L-R）焊接的示范自行车车架：Maximilian Sokoluk。（从左至右）研究生； Travis Widick，实验室机械师；李晓春教授。
加州大学洛杉矶分校萨穆埃尔（Samueli）工程学院的工程师开发了一种焊接AA7075合金的方法。这种合金是在20世纪40年代为汽车工业开发的，强度几乎与之相当，重量为其三分之一，但传统上几乎不可能使用汽车制造商常用的技术来组装车身板或发动机部件。这是因为当合金在焊接过程中被加热时，其分子结构会造成其组成元素——铝、锌、镁和铜——的不均匀流动，导致焊缝产生裂纹。
由于AA 7075强度高且重量轻，可以帮助提高车辆的燃料和电池效率，因此它已经经常被用于制造飞机的机身和机翼，这种材料通常由螺栓或铆钉连接，而不是焊接。该合金还被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。
加州大学洛杉矶分校的工程师们开发的解决方案是，将碳化钛纳米颗粒（titanium carbide nanoparticles 这种颗粒非常小，计量单位为十亿分之一米)注入7075焊丝中，这些焊丝被用作连接件之间的填充材料。通过这种方法，研究人员可以焊接7075合金零件，产生抗拉强度为392 MPa的焊接接头。他们还表明，经过焊后热处理，接头可以达到551 MPa，与钢相当。(相比之下，6061铝合金广泛应用于飞机和汽车零部件，焊接接头抗拉强度仅为186 MPa。)
“这项新技术只是一个简单的转折，但它可能使这种高强度铝合金在汽车或自行车等大批量生产的产品中得到广泛应用，这些产品的零部件通常是组装在一起的，”加州大学洛杉矶分校雷神公司制造业教授、该研究的首席研究员李晓春（Xiaochun Li, UCLA’s Raytheon professor of Manufacturing and the study’s principal investigator.）说。“企业可以使用相同的工艺和设备，将这种超强铝合金融入到生产过程中，他们的产品可以更轻、更节能，同时还能保持其强度。”
研究人员已经在与一家自行车制造商合作，研究使用这种合金的自行车车架原型；新的研究表明，注入纳米粒子的填充焊丝（nanoparticle-infused filler wires）也可以使其他难以焊接的金属和金属合金更容易连接。
这项研究发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上，加州大学洛杉矶分校的研究生马克西米利安·索科鲁克（Maximilian Sokoluk）是该研究的主要作者。其他作者是曹征正（Chezheng Cao），他于去年12月在加州大学洛杉矶分校获得博士学位；潘帅杭，现任加州大学洛杉矶分校研究生；李晓春在机械和航空航天工程以及材料科学和工程领域担任教职。
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