Richland,Wa-Meminorsers太平洋西北国家实验室(PNNL)在此开发了一种用于连接铝和钢的新方法。摩擦搅拌燕尾采用木工中使用的组装技术启发。

“在木工中,燕尾杯和胶水用于牢固地加入木头,”一位领先研发项目的PNNL工程师斯科特·沃塔根说。“摩擦搅拌燕尾是一种类似的金属方法。“

使用专门设计的工具,铝变形成钢燕尾槽以形成机械互锁。同时,刀具沿着燕尾底部摩擦,形成薄薄的冶金键,将金属“粘在一起”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焊接方法产生的关节相比,产生优异的强度和延展性的创新,”Whalen解释说。

Whalen和他的同事发现,复杂的机器控制,精确地调节铝钢界面处的温度和压力抑制金属间化合物的生长。

“这些化合物在其他摩擦搅拌技术期间生长且不均匀,导致关节脆性和失效,”Whalen指出。“然而,在摩擦搅拌燕尾技术期间的金属间化合物的生长有利于关节,因为它们如此薄于1,000倍,而不是人的毛发,其作用于胶水而不会引起脆化。

在所有摩擦搅拌技术中,“作为加热过程的一部分,”金属间化合物将在铝和钢之间形成,“Whalen说。“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焊接方法。”

通过摩擦搅拌燕尾的关节实验室测试表明,关节强度不仅优于优异,而且在关节断裂之前,材料可以伸展超过0.5厘米。根据Whalen,这是延展性比铝和钢更多的5倍,与其他摩擦搅拌焊接技术相连。

除铝和钢外,其他材料组合,如铝到铜,铝到镁和钢镁,也可以使用摩擦搅拌燕尾加入。

新进程的新申请将生产敏捷和省油的轻质军用车辆。

为了降低燃料成本并提高运营效率,同时保持军事人员的安全性,美国陆军坦克汽车研究开发与工程中心(Tardec)推出了一个竞选活动2014年,寻求制造坦克,斗争车辆和人员运输工具的方法更轻便。它正在调查用更厚,更轻,铝更换重型钢结构的新方法。

“我们不断寻找创新的多重材料加入方法,帮助我们在合适的位置选择合适的材料,”Tardec产品生命周期工程副主任Jason Middleton说。“摩擦搅拌燕尾榫为我们提供了如此最先进的方法。”