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突破異質(zhì)材料連接瓶頸!澤攸科技ZEM電鏡助力摩擦焊接研究登頂頂刊

更新時(shí)間:2025-12-11點(diǎn)擊次數(shù):53

在航空航天、新能源汽車(chē)等制造領(lǐng)域,輕質(zhì)聚合物與金屬的可靠連接一直是技術(shù)瓶頸。傳統(tǒng)膠接易老化,機(jī)械緊固又面臨增重和應(yīng)力集中難題。近日,金屬研究所與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得重大突破。



研究團(tuán)隊(duì)利用澤攸科技ZEM系列掃描電鏡,深入研究了鋁合金與聚醚醚酮(PEEK)的摩擦搭接焊過(guò)程,通過(guò)建立創(chuàng)新的"熱壓比"模型,成功消除了界面氣泡缺陷,實(shí)現(xiàn)了高達(dá)95%基材強(qiáng)度的連接。該成果已發(fā)表于國(guó)際期刊《Thin-Walled Structures》。


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界面缺陷的精準(zhǔn)表征








記者節(jié),有些國(guó)家又稱(chēng)新聞節(jié)、出版節(jié)。每年的11月8日是中國(guó)記者節(jié)。2000年,正式批復(fù)中國(guó)記協(xié)《關(guān)于確定“記者節(jié)"具體日期的請(qǐng)示》,同意將中國(guó)記協(xié)的成立日11月8日定為記者節(jié)。

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研究發(fā)現(xiàn),不當(dāng)?shù)臒崃枯斎霑?huì)導(dǎo)致PEEK熔融不均或過(guò)度降解,形成嚴(yán)重影響接頭可靠性的大小氣泡。澤攸電鏡的高分辨率成像為缺陷分析提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

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熱壓比模型的創(chuàng)新突破








團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了"熱壓比(U)"這一量化模型,將熱量輸入與軸向壓力相結(jié)合,建立了工藝參數(shù)與界面質(zhì)量的直接關(guān)聯(lián)。

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研究顯示,當(dāng)U值低于0.13時(shí),氣泡主要源于PEEK冷卻收縮,可通過(guò)增大壓力抑制;當(dāng)U值高于0.13時(shí),氣泡則由熱分解產(chǎn)生,需精細(xì)調(diào)控?zé)崃?。團(tuán)隊(duì)最終找到U=0.13的工藝窗口,消除了氣泡缺陷。

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原子尺度的機(jī)理揭示








在獲得無(wú)缺陷接頭的基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)通過(guò)XPS技術(shù)深入解析了界面鍵合機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),界面處形成了穩(wěn)定的C-O-Al化學(xué)鍵和廣泛的氫鍵網(wǎng)絡(luò),這是實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度連接的根本原因。

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這一發(fā)現(xiàn)與澤攸電鏡觀察到的緊密界面形貌高度吻合,證實(shí)了化學(xué)鍵合與物理吸附的協(xié)同作用。

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技術(shù)應(yīng)用的廣闊前景








澤攸科技ZEM系列掃描電鏡憑借其高集成度、便攜性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性,為該項(xiàng)研究提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。設(shè)備具備快速抽真空、高成像速度等特點(diǎn),適用于多種科研場(chǎng)景。

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該研究成果不僅解決了異質(zhì)材料連接的技術(shù)難題,更為相關(guān)制造業(yè)的輕量化發(fā)展提供了新思路。隨著制造對(duì)材料性能要求的不斷提升,澤攸科技將繼續(xù)為科研創(chuàng)新提供可靠的裝備支持。


這項(xiàng)突破性研究彰顯了國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器的技術(shù)實(shí)力,也為未來(lái)新材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開(kāi)辟了新的可能。



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