在航空航天、新能源汽车等高端制造领域,轻质聚合物与金属的可靠连接一直是技术瓶颈。传统胶接易老化,机械紧固又面临增重和应力集中难题。近日,中国科学院金属研究所与中国科学技术大学联合团队在这一领域取得重大突破。
研究团队利用泽攸科技ZEM系列扫描电镜,深入研究了铝合金与聚醚醚酮(PEEK)的摩擦搭接焊过程,通过建立创新的"热压比"模型,成功消除了界面气泡缺陷,实现了高达95%基材强度的完美连接。该成果已发表于国际权威期刊《Thin-Walled Structures》。
界面缺陷的精准表征
记者节,有些国家又称新闻节、出版节。每年的11月8日是中国记者节。2000年,国务院正式批复中国记协《关于确定“记者节”具体日期的请示》,同意将中国记协的成立日11月8日定为记者节。
研究发现,不当的热量输入会导致PEEK熔融不均或过度降解,形成严重影响接头可靠性的大小气泡。泽攸电镜的高分辨率成像为缺陷分析提供了关键数据支撑。
热压比模型的创新突破
团队创新性地提出了"热压比(U)"这一量化模型,将热量输入与轴向压力相结合,建立了工艺参数与界面质量的直接关联。
研究显示,当U值低于0.13时,气泡主要源于PEEK冷却收缩,可通过增大压力抑制;当U值高于0.13时,气泡则由热分解产生,需精细调控热量。团队最终找到U=0.13的最优工艺窗口,完全消除了气泡缺陷。
原子尺度的机理揭示
在获得无缺陷接头的基础上,团队通过XPS技术深入解析了界面键合机理。研究发现,界面处形成了稳定的C-O-Al化学键和广泛的氢键网络,这是实现高强度连接的根本原因。
这一发现与泽攸电镜观察到的紧密界面形貌高度吻合,证实了化学键合与物理吸附的协同作用。
技术应用的广阔前景
泽攸科技ZEM系列扫描电镜凭借其高集成度、便携性和经济实用性,为该项研究提供了强有力的技术支持。设备具备快速抽真空、高成像速度等特点,适用于多种科研场景。
该研究成果不仅解决了异质材料连接的技术难题,更为相关制造业的轻量化发展提供了新思路。随着高端制造对材料性能要求的不断提升,泽攸科技将继续为科研创新提供可靠的装备支持。
这项突破性研究彰显了国产科学仪器的技术实力,也为未来新材料研发和产业化应用开辟了新的可能。
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