成果簡(jiǎn)介：

異種金屬材料的物理和化學(xué)性能不同 ，采用傳統(tǒng)的連接技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)鋁與鋼的可靠連接，其根本原因在于，鋁與鋼鐵材料之間將會(huì)形成脆性的金屬問(wèn)化合物，金屬間化合物界面層厚度的控制成為連接難題。本發(fā)明在連接過(guò)程中攪拌針插入到鋁合金側(cè)進(jìn)行攪拌，攪拌針與鋼側(cè)鋸齒的齒頂?shù)牟牧线m度摩擦，而軸肩與鋼上表面適度的摩擦，產(chǎn)生的摩擦熱將提供界面反應(yīng)的熱量，連接過(guò)程中產(chǎn)生很少的金屬間化合物;在鋼側(cè)開(kāi)鋸齒狀的槽，開(kāi)槽的方向與攪拌頭回轉(zhuǎn)的方向相吻合，將經(jīng)攪拌摩擦后的塑態(tài)金屬擠壓到預(yù)先開(kāi)設(shè)的鋸齒狀槽中，在頂鍛力和摩擦力的共同作用下，完成異種金屬間的界面反應(yīng)，并且原來(lái)的面摩擦變?yōu)榫€摩擦，減小了摩擦面積從而減小了連接工具的磨損;通過(guò)增加軸肩面積來(lái)增加連接熱量的輸入，通過(guò)特殊形狀的連接工具增加塑性金屬的流動(dòng)性。通過(guò)以上措施保證了這種異種金屬材料的高質(zhì)量、穩(wěn)定性的連接。

本發(fā)明方法研制的鋁鋼攪拌摩擦連接方法在在貴重電器行業(yè)中針對(duì)異種金屬焊接有著極其廣闊的應(yīng)用前景，已小批量化生產(chǎn)應(yīng)用，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。需要進(jìn)一步研究其批量化生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)一步降低裝置生產(chǎn)成本，提高裝置的經(jīng)濟(jì)性。

應(yīng)用案例

1.汽車(chē)鋁鋼連接

研發(fā)背景

工業(yè)領(lǐng)域中，異種金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)由于集成了兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)而獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是鋁及鋁合金與其它高熔點(diǎn)金屬如碳鋼、不銹鋼、鈦合金、銅合金等。鋁及鋁合金具有輕質(zhì)、高導(dǎo)熱性、高導(dǎo)電性等特點(diǎn)，而鋼具有高強(qiáng)度、塑韌性好等特點(diǎn)，由它們組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以有效減輕結(jié)構(gòu)的重量或是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化。如汽車(chē)領(lǐng)域鋁板材與鍍鋅鋼板材的復(fù)合連接結(jié)構(gòu)、醫(yī)療器械領(lǐng)域鋁材與不銹鋼的連接、熱控領(lǐng)域鋁材與銅合金的連接、電子領(lǐng)域鋁材與鋁基復(fù)合材料的連接等。然而采用傳統(tǒng)的連接方法，如熔化焊、熔釬焊等連接鋁合金與異種金屬或金屬基復(fù)合材料面臨了巨大挑戰(zhàn)。原因在于，鋁與上述材料間將會(huì)形成脆性的金屬間化合物，金屬間化合物界面層的控制成為連接技術(shù)難題。因此，對(duì)于上述異種材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)而言，傳統(tǒng)的連接手段難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量與高穩(wěn)定性的連接。

作用原理

本發(fā)明的目的是提供一種鋁鋼攪拌摩擦連接方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比：1.本發(fā)明在連接過(guò)程中攪拌針插入到鋁合金側(cè)進(jìn)行攪拌，攪拌針與鋼側(cè)鋸齒的齒頂?shù)牟牧线m度摩擦，而軸肩與鋼上表面適度的摩擦，產(chǎn)生的摩擦熱將提供界面反應(yīng)的熱量，連接過(guò)程中產(chǎn)生很少的金屬間化合物。 2 .為了增加鋁合金與鋼界面反應(yīng)的面積和減少連接工具的磨損，在鋼側(cè)開(kāi)鋸齒狀的槽，開(kāi)槽的方向與攪拌頭回轉(zhuǎn)的方向相吻合，這樣的目的是將經(jīng)攪拌摩擦后的塑態(tài)金屬 擠壓到預(yù)先開(kāi)設(shè)的鋸齒狀槽中，在頂鍛力和摩擦力的共同作用下，完成異種金屬間的界面反應(yīng)，開(kāi)設(shè)鋸齒另一目的是由原來(lái)的面摩擦變?yōu)榫€摩擦，減小了摩擦面積從而減小了連接工具的磨損。 3.通過(guò)增加軸肩面積來(lái)增加連接熱量的輸入，未提高界面反應(yīng)所需溫度。因?yàn)榻缑娣磻?yīng)的熱量主要由軸肩產(chǎn)生，所以增加攪拌頭軸肩面積來(lái)增加摩擦面積使得產(chǎn)生更多的熱量，特殊形狀的連接工具的另一個(gè)方面是增加塑性金屬的流動(dòng)性。

市場(chǎng)分析

本發(fā)明方法研制的鋁鋼攪拌摩擦連接方法在在貴重電器行業(yè)中針對(duì)異種金屬焊接有著極其廣闊的應(yīng)用前景，已小批量化生產(chǎn)應(yīng)用，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。需要進(jìn)一步研究其批量化生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)一步降低裝置生產(chǎn)成本，提高裝置的經(jīng)濟(jì)性。