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鋁合金是有色金屬結(jié)構(gòu)類材料的一種，以美觀、輕便、高強度、高耐腐蝕性著稱，在航天、航空、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)等工業(yè)早已廣泛應(yīng)用。隨著市場的發(fā)展，各行各業(yè)對鋁合金焊接構(gòu)件的需求日益增多，也使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。

3月10日，西南大學(xué)材料與能源學(xué)院蔣顯全教授應(yīng)邀來到國聯(lián)云有色直播間。他帶來的主講課題是《鋁合金的新型焊接技術(shù)—超聲點焊和電磁脈沖焊接》。

蔣顯全，西南大學(xué)材料與能源學(xué)院二級教授、博導(dǎo)。中國有色行業(yè)和重慶市學(xué)術(shù)帶頭人；國家各種項目評審專家；3個國家級學(xué)會理事，5個省部級學(xué)會副理事長或常務(wù)理事，3所大學(xué)兼職教授，國內(nèi)外9個雜志編委和審稿專家。曾在多個鋁加工企業(yè)和研究院所任過總經(jīng)理或其他職務(wù)。主持國家及省部級項目42項；論文76篇；專利69項；省部級一等獎2項、二、三等獎8項、其它級別獎勵若干。負責(zé)建新公司和生產(chǎn)線11條，實驗室6個。指導(dǎo)21名博碩士完成學(xué)位論文。

本次有色直播蔣教授主要講了四部分——人文環(huán)境下的鋁合金發(fā)展態(tài)勢，鋁合金的傳統(tǒng)焊接方法，超聲點焊和電磁脈沖焊接。蔣教授認為，人類未來100年面臨的主要問題是能源和資源，水，環(huán)境。而能源和資源的使用，必然對工業(yè)制造產(chǎn)生沖擊，那么如何避開降低油耗，節(jié)能減排，控制霧霾，如何應(yīng)對溫室效應(yīng)呢？最佳應(yīng)對方案應(yīng)為新工藝，新材料和輕量化。蔣教授表示，從成本、材料性能、減重效果、制備工藝全過程等多方面綜合考慮，鋁合金具有優(yōu)勢。

傳統(tǒng)電焊方法中，蔣教授重點講解了鎢極氬弧焊（MIG)、電阻點焊、縫焊、脈沖氬弧焊、激光焊四種傳統(tǒng)電焊方式。傳統(tǒng)方法需要將鋁合金熔化再凝固，但能耗高，常出現(xiàn)氣孔、夾雜、燒損和蒸發(fā)、性能低、外觀差等缺陷。對于厚度很薄的鋁板、高鋅、高鎂硅合金的淬火態(tài)材料焊接性能極低。鋁合金與其他異種材料特別難于焊接。接頭強度為母材的50-70%，硬鋁等高強淬火態(tài)更低。而鋁合金攪拌摩擦焊接，優(yōu)點是殘余應(yīng)力低，工件不易變形；有利于大截面長焊縫；操作方便，利于自動化；無焊絲，不需除氧化膜，不需要保護氣體，成本低；可焊異種材料；安全。缺點則是反面有底板；焊縫端頭有難以修補鍵孔；某些特殊領(lǐng)域中要考慮腐蝕性能、殘余應(yīng)力和變形時，會影響實際應(yīng)用。

例如：

超聲波焊接（ Ultrasonic stir welding -USW）是通過施加局部高頻振動能量和適度夾緊力而產(chǎn)生原子聚結(jié)的固態(tài)過程。系統(tǒng)構(gòu)成：包括超聲波發(fā)生器，換能器/變幅桿/焊頭三聯(lián)組，模具和機架。其原理：超聲波以幾萬次/秒的高頻振動作用于焊件，焊區(qū)界面產(chǎn)生局部高溫導(dǎo)致產(chǎn)生原子擴散或界面層迅速熔化并快速凝固，在外加壓力共同作用下使其融合成一體。

超聲點焊的優(yōu)勢：焊接的熱影響區(qū)小，焊接強度高；成本低；焊接件的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好；超聲波點焊對環(huán)境的要求低，占地面積小，無需專業(yè)的粘結(jié)劑，焊接無火花與飛濺。接頭氧化物少，金屬間化合物彌散；焊接時間很短，溫度低于再結(jié)晶，沒有殘余應(yīng)力，是一種金屬的冷焊技術(shù)。超聲點焊的另一個不可替代的優(yōu)勢是可將鋁和其它材料聯(lián)接。由此可見，鋁合金的很多領(lǐng)域都可采用超聲點焊替代。

蔣教授在有色直播間里講到，鋁合金的超聲點焊技術(shù)與電阻點焊相比具有許多優(yōu)勢，特別是在克服焊接界面脆性的金屬間化合物引起焊接接頭綜合力學(xué)性能降低方面優(yōu)勢突出。在目前現(xiàn)代高速發(fā)展的工業(yè)中會有越來越廣泛應(yīng)用前景。但不可否認，目前我國在超聲波金屬焊接研究和應(yīng)用方面面臨很多困難，還很多工作要做。

提到電磁脈沖焊接，蔣教授介紹說，為適應(yīng)輕量化發(fā)展趨勢，采用強度高、輕質(zhì)、耐蝕性好的鋁合金在汽車結(jié)構(gòu)件方面替代鋼、銅等金屬，同時，異種材料的焊接隨之增加。目前，電磁脈沖焊接是異種材料間焊接的最佳方法，它利用電磁感應(yīng)進行電-磁-力轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)異種金屬原子冶金結(jié)合。能量易精確控制、焊接速度快、磁場力瞬間作用且無機械接觸、焊接強度高于母材、利于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)及復(fù)合工藝焊接，整個焊接過程綠色、環(huán)保等特點。

電磁脈沖焊接（EMPW）是由磁脈沖成形（Magnetic pulse forming-MPF）技術(shù)發(fā)展起來的。1950年代末第一臺MPF機誕生；95年開始，汽車行業(yè)鋁合金代替鋼材，美國、日本、俄羅斯、以色列、加拿大等國家在汽車行業(yè)將MPF應(yīng)用于鋁合成形。2000年后波音、空客、寶馬、福特、奧迪等公司已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)。蔣教授坦言，國內(nèi)雖有一些高等院校和科研院所開展了EMPW技術(shù)研究，在應(yīng)用于生產(chǎn)方面與國外差距較大。國外該技術(shù)也對我國實行封鎖。

專業(yè)知識和豐富的生產(chǎn)實踐，造就了這堂精彩的有色直播課。蔣教授在線回復(fù)并講解鋁加工單位提出的生產(chǎn)中遇到的具體問題。留言區(qū)觀眾代表覺得意猶未盡。

國聯(lián)云有色直播CMO魏曉娟女士在直播后總結(jié)道，鋁合金焊接技術(shù)的開發(fā)和完善，必將提高鋁合金的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)水平，從而帶動和促進周邊行業(yè)的技術(shù)進步。專業(yè)知識造就技術(shù)人才，國聯(lián)云有色直播將一如既往地面向行業(yè)人士敞開知識大門，與未來攜手！

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