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上海光機(jī)所楊上陸:國產(chǎn)電鏡助力激光制造技術(shù)創(chuàng)新

上海光機(jī)所楊上陸:國產(chǎn)電鏡助力激光制造技術(shù)創(chuàng)新
國儀精測(cè)  2024-05-30  |  閱讀:548

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希望能夠跟國內(nèi)外企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新,共同打造更加先進(jìn)的高端裝備,從而更快地推動(dòng)我們?cè)趹?yīng)用基礎(chǔ)研究及技術(shù)開發(fā)上的發(fā)展——中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員 楊上陸


焊接,是連接金屬材料的重要方式。從最初的電弧焊接到今天的激光焊接,每一次焊接技術(shù)的革新,都繪就了現(xiàn)代工業(yè)文明的壯麗畫卷。


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圖片來源:攝圖網(wǎng)


持續(xù)創(chuàng)新,為中國激光制造技術(shù)添磚加瓦

近年來,隨著新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域?qū)p質(zhì)高強(qiáng)度材料的需求不斷增長,傳統(tǒng)的材料焊接技術(shù)已無法滿足業(yè)界需求。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所作為我國建立最早、規(guī)模最大的激光專業(yè)研究所,設(shè)立了激光智能制造研發(fā)中心,重點(diǎn)深耕激光焊接、激光精密制造、激光增減材制造、激光沖擊強(qiáng)化等核心器件開發(fā)、關(guān)鍵工藝的突破和高端裝備的研發(fā)。


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中心負(fù)責(zé)人楊上陸研究員介紹:“我們團(tuán)隊(duì)主要圍繞輕量化、高性能材料先進(jìn)激光制造技術(shù)的研發(fā),努力構(gòu)建新材料-新工藝-新裝備-新結(jié)構(gòu)之間的新的技術(shù)體系,注重應(yīng)用基礎(chǔ)研究、知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局和技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化相結(jié)合,堅(jiān)持通過創(chuàng)新為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值的理念。近年來,在鋁硅涂層熱成型鋼激光填絲焊接、鋁合金電阻點(diǎn)焊、異質(zhì)材料連接等領(lǐng)域取得了突破”。


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“牛頓環(huán)”鋁合金電阻點(diǎn)焊技術(shù)攻克了幾十年的行業(yè)難題,可實(shí)現(xiàn)板材、型材、鑄鋁等鋁合金材料的高質(zhì)量焊接。自2023年起,該技術(shù)已應(yīng)用于吉利、極氪、路特斯等品牌汽車的制造中,也應(yīng)用在寧德時(shí)代、威唐等企業(yè)的儲(chǔ)能產(chǎn)品,在半導(dǎo)體行業(yè)也實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。


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針對(duì)新能源汽車輕量化關(guān)鍵輕量化材料之一的鋁硅涂層熱成型鋼,團(tuán)隊(duì)打破了該材料激光焊接技術(shù)長期被壟斷的局面,實(shí)現(xiàn)了不同強(qiáng)度級(jí)別、不同涂層厚度和不同供應(yīng)商材料的“多合一”一體化解決方案。從用戶反饋來看,該技術(shù)不僅提升了生產(chǎn)效率,也大幅降低了制造成本,提升了制造利潤。2023年9月開始,該技術(shù)已在多家汽車公司應(yīng)用。


從電極材料制造到失效分析,國儀電鏡服務(wù)創(chuàng)新全流程

為觀察焊接接頭微觀組織及形貌和接頭失效分析,通過機(jī)理的理解來指導(dǎo)先進(jìn)焊接工藝開發(fā)與改進(jìn),激光智能制造研發(fā)中心于2022年通過公開招采,引進(jìn)了國儀量子研制的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡SEM5000。


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從材料到制造,再到最終產(chǎn)品性能分析的全過程,都離不開對(duì)產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)的檢測(cè)。傳統(tǒng)光學(xué)方法無法觀測(cè)微觀細(xì)節(jié),因此必須借助掃描電鏡來深入分析內(nèi)部微觀組織。“掃描電鏡不僅是我們團(tuán)隊(duì)每天必須使用的重要工具,更是推動(dòng)科研創(chuàng)新的強(qiáng)大利器。” 楊上陸說,“它極大加快了我們的研發(fā)步伐。”


激光智能制造研發(fā)中心博士后張家志介紹:“團(tuán)隊(duì)通過國儀量子的掃描電鏡,對(duì)高強(qiáng)鋼、鋁合金、銅合金、鈦合金等材料的焊接接頭和失效斷口進(jìn)行組織分析和元素分析。找出斷裂機(jī)理,指導(dǎo)工藝優(yōu)化和改進(jìn)。在‘牛頓環(huán)’鋁合金電阻點(diǎn)焊技術(shù)和鋁硅涂層熱成型激光焊接技術(shù)開發(fā)研究過程中,我們也廣泛使用了國儀量子掃描電鏡,分析接頭微觀組織和失效斷口。國儀量子掃描電鏡為“牛頓環(huán)”電阻點(diǎn)焊工藝優(yōu)化和電極改進(jìn)以及鋁硅涂層激光焊接技術(shù)開發(fā)提供了重要依據(jù)。”


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與國產(chǎn)品牌協(xié)同創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)自主可控,推動(dòng)技術(shù)升級(jí) 

牛頓環(huán)、盤古界、昆侖鏡......激光智能制造研發(fā)中心團(tuán)隊(duì)的工程師們?yōu)樗麄冏灾餮邪l(fā)的多項(xiàng)技術(shù)裝備賦予了獨(dú)特的稱謂。楊上陸介紹:“鋁合金電阻點(diǎn)焊技術(shù)之所以取名“牛頓環(huán)”,是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)所發(fā)明的電極形狀與光學(xué)上的“牛頓環(huán)”圖樣相似,我們想傳承牛頓為人類社會(huì)進(jìn)步所做出偉大貢獻(xiàn)的科學(xué)精神,所以取名為牛頓環(huán)。隨著新技術(shù)、新成果的不斷涌現(xiàn),我們希望這些成果能夠建立起屬于國人的品牌符號(hào),也就有了盤古界、昆侖鏡這些富有傳統(tǒng)文化特色的名稱。”


從產(chǎn)品命名到科研創(chuàng)新,對(duì)自主可控的追求貫穿了團(tuán)隊(duì)上下。楊上陸說:“實(shí)驗(yàn)室儀器裝備至關(guān)重要。中心希望通過與國內(nèi)企業(yè)的合作,實(shí)現(xiàn)高端分析儀器設(shè)備的自主可控,擁有自主品牌,形成先進(jìn)裝備與制造技術(shù)的良性互促,從而加速科技自主創(chuàng)新,推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。掃描電鏡對(duì)我們這個(gè)領(lǐng)域非常重要,我們也希望能夠自主可控。”


自主可控、用戶友好是國儀量子掃描電鏡的重要優(yōu)勢(shì)。“國儀量子的掃描電鏡界面更加人性化,操作簡單,即使是沒有掃描電鏡基礎(chǔ)的人員,經(jīng)過短時(shí)培訓(xùn)就可以很快上手。”張佳志說,“而且分辨率和探測(cè)器性能都非常優(yōu)秀,與進(jìn)口電鏡相當(dāng),但中文界面和操作更加友好。”他還很贊賞國儀量子的售后服務(wù),“只要有需求,基本能在24小時(shí)內(nèi)得到高效響應(yīng)和解決。”


國產(chǎn)新能源汽車的不斷發(fā)展,背后是無數(shù)中國科研人的智慧與汗水,是牛頓環(huán)、盤古界、昆侖鏡等自主創(chuàng)新技術(shù)的推廣與應(yīng)用,也是國儀量子等國產(chǎn)科學(xué)儀器廠商的執(zhí)著與堅(jiān)守。未來,隨著更多國產(chǎn)技術(shù)裝備的突破,先進(jìn)裝備與制造技術(shù)必將實(shí)現(xiàn)良性互促,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級(jí)。

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