金玉花团队在《兰州理工大学学报》发表铜/铝搅拌摩擦焊接头相关研究论文

　　兰州理工大学材料科学与工程学院金玉花团队在《兰州理工大学学报》发表论文《铜_铝搅拌摩擦焊接头界面原子扩散及力学性能模拟》，该研究采用分子动力学方法，探究了搅拌摩擦焊过程中铜/铝界面原子的扩散行为，评估了不同应变速率下界面的力学性能，为优化铜铝异种材料焊接工艺、提升接头性能提供了重要理论依据。

　　铜具有优异导电性和导热性，铝则兼具低比重和低成本优势，铜/铝异种接头在电连接器、热交换管等工业领域应用广泛。搅拌摩擦焊作为固态焊接技术，能避免熔化焊接带来的氧化物夹杂等缺陷，但界面原子扩散不充分易导致接头性能不佳，因此明确原子扩散规律与力学性能的关联至关重要。

　　研究团队通过Lammps软件构建铜/铝界面模型，在650K至850K温度范围内模拟原子扩散过程，并在300K下测试不同应变速率下的力学性能。结果显示，界面原子扩散呈现明显单向性，铜原子扩散进入铝晶格的数量远多于铝原子扩散进入铜晶格的数量，扩散机制以最近邻跳跃为主，铜原子和铝原子的扩散激活能分别为0.58eV和0.75eV。

　　温度对界面过渡层厚度影响显著，800K时过渡层达到最佳厚度，此时接头结合效果最优;力学性能测试表明，当拉伸应变速率为(1×10^{10}s^{-1})时，界面抗拉强度达到最大值3.19GPa。塑性变形主要发生在铝侧，铜侧几乎无塑性变形，变形过程中会发生全位错分解和压杆位错合成，位错能下降，肖克莱位错是主要滑移位错。

　　此外，研究发现850K保温时，扩散界面抗拉强度明显下降且无屈服现象，铝侧会产生空洞并逐渐扩展导致断裂;而随拉伸应变速率增加，界面的抗拉强度和屈服强度均呈增大趋势。该研究深入揭示了铜/铝搅拌摩擦焊接头的界面作用机制，为工业生产中优化焊接工艺参数、提高接头可靠性提供了科学指导，对推动异种金属焊接技术发展具有重要实践意义。