2018年4月17日
一项创新过程，通过研究人员开发并成功地测试了一种焊接铝厚板的创新过程太平洋西北国家实验室（PNNL）。被称为摩擦搅拌燕尾，新的工艺将用于制造较轻的作战车辆，这些车辆是旋转速度和更省油的速度。
摩擦搅拌燕尾是一种加入厚铝的厚板的过程。新工艺将用于制作更加敏捷和省油的较轻的军用车辆。（图片信用：PNNL）
该过程的细节以及使用新方法开发的关节的测试在4月15日问题中描述了Scripta Materialia.- 对同伴审查的杂志，涵盖了物质和结构之间的关联的原创研究。欧洲杯足球竞彩
淡化坦克
根据美国政府问责办公室，众所周知，军方每年花费数十亿美元的燃料消耗。通过降低飞机，船舶，货物和地面车辆的重量，可以降低这种成本。Therefore, in an effort to reduce fuel costs, maintain the safety of military personnel, and boost operational effectiveness, the U.S. Army Tank Automotive Research Development and Engineering Center, TARDEC in short, introduced a campaign earlier in 2014 to make combat systems - for example, tanks, personnel carriers, and fighting vehicles - more lightweight.
研究人员正在调查的一种方法是用厚厚的ET亮铝取代重型钢部件。然而，由于它们的熔点极为不同，因此不能连接在一起的钢和铝。因此，该团队需要一个新的过程来结合这些材料。欧洲杯足球竞彩
Tardec然后与PNNL合作，较早地设计了用于汽车领域的专业材料加入方法，以开发新的搅拌燕尾技术。这些以前的方法包括摩擦搅拌焊接，焊接不同厚度的类似金属，摩擦搅拌抄写员焊接相当不同材料的薄片，如钢和铝。欧洲杯足球竞彩
而摩擦搅拌抄写技术能够解决焊接铝与钢薄板的挑战，它不扩展到铝的厚板 - 通常以英寸测量 - 为坚固的军用车辆必需的。铝是。
一种用铝和钢丝垂涂的技术
在木工中，木材通过胶水和燕尾件连接在一起。摩擦搅拌燕尾是一种类似的金属技术。通过用专门设计的工具将铝变成钢燕尾槽来形成机械互锁。该工具同时形成薄的冶金粘合剂或金属间化合物 - 沿燕尾的底部摩擦。这种金属间化合物“胶水”金属在燕尾榫内。
在单一过程中形成的机械互锁和冶金粘合的组合是与由其他摩擦搅拌方法产生的关节相比，产生优异的强度和延展性的关节的创新。
斯科特·瓦塔根，PNNL工程师
研究人员发现，当复合机器控制用于精确调节铝钢界面处的压力和温度时，它们会阻止金属间化合物的生长。在其他摩擦搅拌技术期间，这些化合物生长厚，不均匀地导致关节脆性和最终失效。However, when intermetallic compounds—iron aluminide or Fe3Al—grow during the Friction Stir Dovetailing method, they prove advantageous to the joints because they are very thin, i.e., one thousand times thinner than a single strand of human hair, which serve as "glue" without causing embrittlement.
在所有摩擦搅拌技术期间，金属间化合物将在铝和钢之间形成作为加热过程的一部分。我们发现摩擦搅拌燕尾抑制抑制金属间化合物过度生长，因为温度和压力远低于其他摩擦搅拌方法。
斯科特·瓦塔根，PNNL工程师
由摩擦搅拌燕尾技术形成的关节的实验室检测显示，当冶金结合与燕尾榫组合时，不仅关节强度变得优越，但材料也在接头破裂前延伸到半厘米以上，展示五个与其他摩擦搅拌方法焊接的钢和铝更加延展性。这使得关节能够在关节突破之前“给予”或移动进一步，这是对军事战斗车有吸引力的特征。
我们不断寻找创新的多材料加入方法，帮助我们选择合适的材料在正确的位置，摩擦搅拌燕尾腾为我们提供了精确的这样的最先进的方法。
Jason Middleton，Tardec产品生命周期工程副主任
目前，研究人员打算改进该方法并进一步扩展其他联合配置的过程。除了钢和铝外，摩擦搅拌燕尾技术还可以加入其他材料组合，例如镁，铝至镁，铝至铜。
摩擦搅拌燕尾法的方法不仅有助于解决TARDEC的燃料消耗挑战，而且还可以通过PNNL商业化经理Sara Hunt许可其他有前途的应用以及联合研究机会。