金属基复合材料与搅拌摩擦焊创新团队

创新团队主要研究方向为金属基复合材料、搅拌摩擦焊接与加工。具体如下：

金属基复合材料：作为重要的结构与功能材料，在航空航天、电子、交通、核电等领域具有广阔应用前景。在国内率先开展了粉末法制备非连续增强铝基、铜基、镁基、钛基及高性能金属陶瓷的研究工作。

实现吨级坯锭的批量化制备，制备出多种规格的锻件、棒材、型材、薄壁管材、板材。

开发出轻质低膨胀高热导的高体分SiC/Al材料，已在卫星支架、热管理器件等方面获得应用。

开发出核电用乏燃料贮存和运输用B4C/Al中子吸收材料，已轧制出4米长样件，正在进行使役性能考试。

搅拌摩擦焊接与加工：搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型固相连接技术，具有优质、高效、节能环保的特点，被誉为 “绿色焊接技术”，已在航空航天、轨道列车、造船等领域得到广泛应用。搅拌摩擦加工（FSP）是基于FSW发展起来的多功能材料加工与制备技术，在超细晶材料制备、材料合成、组织优化/缺陷修复等方面具有发展潜力。

搅拌摩擦焊接专用工具与设备研制。

铝、镁、铜、钛、钢以及铝-铜、铝-钢、铝-镁等同种或异种金属的高效可靠焊接。

铸件表层的缺陷修复与局部强韧化。

1.轻质高强铝复合轮毂制造技术

非连续增强铝基复合材料和变形铝合金比铸造铝合金力学性能更优异，用于制造汽车轮毂对车辆减重、降耗、提高服役寿命有革命性的作用。采用搅拌摩擦焊接技术对复合材料轮辐和变形铝合金轮辋进行连接，可望显著提高轮毂力学性能，并实现明显的结构减重。目前，创新团队与诺德科技股份有限公司正在进行合作开发。

轮毂分体制造-搅拌摩擦焊接示意图

2.高性能搅拌摩擦焊专用焊机研制

与一重集团绍兴重型机床公司合作，针对铝基复合材料/高熔点合金的搅拌摩擦焊接对设备的苛刻要求，通过特殊设计的机架结构、主轴装配方式以提高设备刚度与精度，研制出高性能焊机；开发出耐磨焊接工具实现长距离焊接需求，建立高效可靠焊接技术与配套装备。

2014年上海机床展会上展出的设备与焊接件，其中筒形件由6块B4Cp/Al中子吸收材料板材经搅拌摩擦焊接而成，外形尺寸Φ960×1200mm，壁厚2mm。

3.铝-铜异种金属的搅拌摩擦焊接技术

实现铝-铜、铜包铝-铝的异种金属焊接。其中铝-铜过渡排的厚度可达40mm，可弯曲180度不开裂。拉抻时断在铝侧母材。这一研究成果在输变电及冶金行业有广泛应用前景。

搅拌摩擦焊制备的铝-铜过渡排