河南省是全国铝业大省，却不是铝业强省，因为该省高附加值的铝深加工技术比较薄弱。为了切实贯彻落实中国制造2025行动纲领，实现创新驱动，转变发展方式，打造战略性新型铝产业是该省当务之急。中国公布的国科发火[2016]32号文件中，把金属基复合材料列为国家重点支持的八大高新技术领域中重点支持的新材料之一。颗粒增强铝基复合材料集低膨胀、高导热、轻质三大特性于一身，成为航空航天、汽车以及电子通信等领域亟待推广的高新材料。由于复合材料中增强相陶瓷颗粒和基体铝合金之间巨大的物理化学性能差异，导致该材料的焊接性很差，成为其推广应用的“瓶颈”技术难题。

该项目团队历时八年率先完成了碳化硅颗粒增强铝基复合材料连接的关键技术开发，突破了系列核心技术，研制了新型活性钎料与纳米钎料，同时申请了国际发明专利，显著提升了中国复合材料的连接水平。主要科技创新成果如下：

（1）设计了针对低体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的专用搅拌头，在高质量连接铝基复合材料的过程中实现了搅拌头的长寿命服役，深入研究了搅拌头不同形式对复合材料焊缝质量的影响，为接头形成提供基础依据。

（2）对低体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的箱体进行了结构设计，探讨不同焊接参数对接头质量的影响规律，获得了焊接过程中金属的超塑性流动规律以及增强相颗粒的迁移规律，研究了焊缝界面愈合机理以及增强相与基体金属之间界面愈合的热力学与动力学条件，以此作为焊接质量的评价方法之一。

（3）研发出适用于高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的活性钎料体系。以Al基和Ag基钎料为基础，引入降熔元素与活性元素，钎料可在低温下与增强相SiC颗粒发生反应，形成牢固结合层，显著提高了连接强度。

（4）提出了利用铝基复合材料暴露的表面颗粒作为钎缝增强相实现强化钎缝的理念，开发了铝基复合材料表面颗粒暴露技术以及表面金属化工艺，极大的提高了钎料对铝基复合材料的润湿性及钎缝的力学性能。

（5）采用平面流铸技术成功制备出具有纳米效应的箔状钎料带，创新性提出了纳米晶钎料的优势主要取决于纳米晶结构的不稳定性所带来的极强原子活性和扩散能力，揭示了纳米效应在铝基复合材料连接过程中的作用机制。

该项目成果主要包括：授权国际（美国）发明专利1项，国家发明专利8项，实用新型专利1项，发表论文8篇（其中SCI论文5篇）,培养博士、硕士17名。技术经济指标明显：经搅拌摩擦焊连接成形的构件，接头强度系数大于90%；经真空钎焊制备的复合材料构件，表面光洁无氧化，采用箔状钎料可对复杂零部件一次连接成形。两种连接方法制备的构件气密性均在10-8Pa.m³/s以上，合格率均为100%，内部没有脆性易水解的Al4C3相，抗腐蚀性能强。

该项目研究成果可在不损伤复合材料性能的条件下，高质量完成复合材料之间的连接，同时能显著改善生产流程、提高生产效率与降低生产成本。项目成果已在多家企业开展示范性应用，产生经济效益数千万元，广泛应用于交通运输、航空航天、矿山机械等领域，社会经济效益显著，具有广阔的推广应用前景。

成果说明

项目开发的铝基复合材料箱体连接关键技术，主要服务于我国交通运输、电子通讯、航空航天、部分矿山机械等领域。目前，该项目成果在河南海光兰骏矿山技术有限公司、天津罗尔茨风机科技有限公司、河南晶泰航空航天高新材料科技有限公司等多家企业实现了推广应用，同时已有众多汽车生产厂商比如大型客车、物流运输车等对其表现出浓厚的兴趣。近三年来新增销售额达到7000多万元，经济与社会效益显著。

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