相分離
Xiaochun Li教授與其團隊來自UCLA的機械與航太工程系(Department of Mechanical and Aerospace Engineering),他們找到一個簡單聰明又有效的方式來解決焊接7075鋁合金遇到的問題。當金屬加熱後,之中的鋁、鋅、鎂、銅流動不均,這現象被稱為「相分離」(phase segregation),導致會沿著焊縫出現裂痕。
TiC奈米粒子填充棒
他們團隊研發出來的技術是以TiC(碳化鈦)奈米粒子填充棒的應用為基礎,可避免7075/7050鋁合金焊接時常產生的熱裂紋。其焊接接頭有很高的強度,抗拉強度可達392 Mpa,相較之下,常見的6061鋁合金強度僅達186 Mpa。此外,據說焊後熱處理可將7075鋁合金的強度提升到551Mpa,相當於鋼鐵的強度了。
這項新技術的應用不需額外的投資,據李教授表示,現有的焊接工具便能運用TiC奈米粒子填充棒。
與碳纖競爭
AA7075鋁合金的強度近乎等同於鋼鐵,但是重量只有三分之一。這對自行車產業來說是一大福音,因為它可被應用於像是公路車、電動自行車等類別,更輕的重量也代表能源消耗更低。據李教授表示,新技術不僅縮小了AL6061鋁合金和碳纖車架之間的差距,也讓自行車產業的碳纖技術多了個競爭對手。
研究生(左起)Maximilian Sokoluk、實驗室機械工程師Travic Widick及李曉春(音譯)教授與AA7075鋁合金自行車架原型合影。照片來源/ULCA