Как объяснили разработчики, создание конструкций на основе разнородных материалов — это одно из ключевых решений для автомобильной промышленности и ряда других отраслей. Сочетая разные по своим свойствами материалы, автопроизводители увеличивают запас хода своих машин, улучшают аэродинамику и снижают вес. Однако сварке различных металлов сопутствует ряд трудностей. Главная проблема заключается в чрезвычайно низкой растворимости железа в алюминии, которая мешает создавать крепкие сплавы.
«В последние годы лазерная сварка продемонстрировала множество преимуществ, таких как высокая эффективность производства и низкое тепловложение, и ее применение в автомобильной промышленности постепенно расширяется. Однако лазерная сварка алюминия со сталью по-прежнему сталкивается с большими трудностями из-за образования множества трещин и хрупких интерметаллических сплавов, которые не позволяют широко использовать ее для соединения алюминия со сталью», — рассказали авторы исследования.
Китайские инженеры выяснили, как можно избавиться от этого недостатка. Сначала они применили контактную точечную сварку для создания сварных швов, а затем дополнили процесс лазерной сваркой. Первый этап обеспечил устойчивость к сильной нагрузке на растяжение-сдвиг, но дал плохую пластичность и низкий уровень поглощение энергии. А второй этап, нацеленный на уязвимые точки, заблокировал распространение трещин вдоль границы раздела и придал образцу необходимый уровень прочности.
Тестируя готовый материал, состоящий из алюминия и стали, ученые обнаружили, что с помощью новой технологии можно легко контролировать толщину хрупких интерметаллических соединений. По сравнению с контактной точечной сваркой пиковая нагрузка при сдвиге и растяжении, а также поглощение энергии были увеличены на 18,2% и 424,8% для гибридных сварных соединений соответственно. Технология уже может быть масштабирована и перенесена в промышленность. В первую очередь разработки нацелены на автопром — область, где, считают ученые, этот процесс будет пользоваться наибольшим спросом.
