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加州大學洛杉磯分校薩穆埃爾（Samueli）工程學院的工程師開發了一種焊接AA7075合金的方法。這種合金是在20世紀40年代為汽車工業開發的，強度幾乎與之相當，重量為其三分之一，但傳統上幾乎不可能使用汽車制造商常用的技術來組裝車身板或發動機部件。這是因為當合金在焊接過程中被加熱時，其分子結構會造成其組成元素——鋁、鋅、鎂和銅——的不均勻流動，導致焊縫產生裂紋。
加州大學洛杉磯分校的研究人員展示了一個使用鋁合金7075（L-R）焊接的示范自行車車架：Maximilian Sokoluk。（從左至右）研究生； Travis Widick，實驗室機械師；李曉春教授。
由于AA 7075強度高且重量輕，可以幫助提高車輛的燃料和電池效率，因此它已經經常被用于制造飛機的機身和機翼，這種材料通常由螺栓或鉚釘連接，而不是焊接。該合金還被用于不需要連接的產品，如智能手機框架和攀巖登山扣。但是合金的耐焊性，特別是汽車制造中使用的焊接類型，使其無法被廣泛采用。
加州大學洛杉磯分校的工程師們開發的解決方案是，將碳化鈦納米顆粒（titanium carbide nanoPArticles 這種顆粒非常小，計量單位為十億分之一米)注入7075焊絲中，這些焊絲被用作連接件之間的填充材料。通過這種方法，研究人員可以焊接7075合金零件，產生抗拉強度為392 MPa的焊接接頭。他們還表明，經過焊后熱處理，接頭可以達到551 MPa，與鋼相當。(相比之下，6061鋁合金廣泛應用于飛機和汽車零部件，焊接接頭抗拉強度僅為186 MPa。)
“這項新技術只是一個簡單的轉折，但它可能使這種高強度鋁合金在汽車或自行車等大批量生產的產品中得到廣泛應用，這些產品的零部件通常是組裝在一起的，”加州大學洛杉磯分校雷神公司制造業教授、該研究的首席研究員李曉春（Xiaochun Li, UCLA’s Raytheon professor of Manufacturing and the study’s principal investigator.）說。“企業可以使用相同的工藝和設備，將這種超強鋁合金融入到生產過程中，他們的產品可以更輕、更節能，同時還能保持其強度。”
研究人員已經在與一家自行車制造商合作，研究使用這種合金的自行車車架原型；新的研究表明，注入納米粒子的填充焊絲（nanoparticle-infused filler wires）也可以使其他難以焊接的金屬和金屬合金更容易連接。
這項研究發表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上，加州大學洛杉磯分校的研究生馬克西米利安·索科魯克（Maximilian Sokoluk）是該研究的主要作者。其他作者是曹征正（Chezheng Cao），他于去年12月在加州大學洛杉磯分校獲得博士學位；潘帥杭，現任加州大學洛杉磯分校研究生；李曉春在機械和航空航天工程以及材料科學和工程領域擔任教職。
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