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據(jù)報(bào)道，日前由日本企業(yè)開(kāi)發(fā)出了一種與鑄鐵相同強(qiáng)度、與鋁同等輕量的復(fù)合材料。通過(guò)高壓鑄造技術(shù)的熔融金屬鍛造法，實(shí)現(xiàn)了這些特征。這種新型復(fù)合材料可應(yīng)用于電動(dòng)汽車（EV）、半導(dǎo)體制造裝置、家電、重型電器、產(chǎn)業(yè)機(jī)器人等部件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的輕量化。

這種新型復(fù)合材料具有特殊陶瓷和鋁合金材料特性。拉伸強(qiáng)度為290兆（M）帕斯卡（Pa），彎曲強(qiáng)度為350MPa，彈性模量為120G（G）Pa，具有與鑄鐵（FC 250）相同的機(jī)械特性。熱膨脹率是陶瓷和鋁合金的中間程度。密度約為鑄鐵的三分之一，相當(dāng)于鋁合金的每立方厘米2.8克。比熱和熱容量與鋁合金相同，但熱導(dǎo)率約為鋁合金的三分之一，熱變形較少。除此之外，還具有可以進(jìn)行線放電加工、易于切削加工、不帶焊錫、阻尼特性優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)這一特征的基礎(chǔ)技術(shù)是熔融金屬鍛造法。在模具中放入融化金屬，施加高壓力使其凝固，鑄造復(fù)合金屬。由于在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)使熔體凝固，合金組織密集且鑄巢（鑄巢：金屬內(nèi)產(chǎn)生的微小空洞）較少，可以穩(wěn)定地制造高強(qiáng)度鑄件?？梢詫?shí)現(xiàn)和重復(fù)鍛造排除缺陷的鍛造法同等水平的品質(zhì)和均勻性。

如果替代至今為止用鑄鐵制作的部件，可以大幅度的輕量化。如果替代鋁合金使用，可以使產(chǎn)品部件壽命延長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的低成本、低能耗和高效率生產(chǎn)。

相關(guān)研究

復(fù)合材料開(kāi)始在汽車輕量化的進(jìn)程中大顯身手

輕量化是汽車行業(yè)節(jié)能減排的重要途徑之一，因而也是近些年汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)，相應(yīng)地，高強(qiáng)鋼、鋁合金、鎂合金等金屬材料，工程塑料、復(fù)合材料等非金屬材料，在材料本身和應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面都取得了快速的發(fā)展。

隨之而來(lái)的問(wèn)題是，混合材料的結(jié)構(gòu)帶來(lái)了連接技術(shù)的難題。以往，業(yè)界對(duì)金屬材料的連接已經(jīng)游刃有余，比如對(duì)于鋼材之間的連接、鋼—鋁之間的連接，焊接、鉚接、膠接、機(jī)械連接等工藝的應(yīng)用都已經(jīng)非常成熟。然而，當(dāng)復(fù)合材料等非金屬材料加入之后，這些工藝大多就無(wú)法滿足要求了，只有膠接是相對(duì)可靠的連接方式，但由于膠的固化需要較長(zhǎng)時(shí)間，使得大批量生產(chǎn)線在車身車間卡住了脖子，汽車生產(chǎn)的整個(gè)節(jié)拍都會(huì)受到影響。

輕量化車身的連接，對(duì)強(qiáng)度、剛度、耐久性、可靠性、耐腐蝕性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等都有著非常高的綜合要求，所以，汽車輕量化連接工藝只有不斷地創(chuàng)新，才能滿足新時(shí)代的要求。

復(fù)合材料在汽車零部件產(chǎn)品中有大量創(chuàng)新應(yīng)用，其中最讓人眼前一亮的是一項(xiàng)非常具有突破性的輕量化車身工藝——變頻微波固化技術(shù)。

針對(duì)采用了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等非金屬材料的混合材料輕量化車身（包括非金屬+非金屬、非金屬+金屬），這種變頻微波固化技術(shù)可使膠接點(diǎn)3——20 s就能夠迅速固化，整條生產(chǎn)線的節(jié)拍因此可以提高到60JPH以上，足以顛覆當(dāng)前碳纖維車身制造的效率和成本！

目前，迎合汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)該更加專注于輕量化車身制造的相關(guān)工程解決方案。此次最新推出的用于輕量化車身的變頻微波固化技術(shù)，正是這一領(lǐng)域的重大創(chuàng)新，能夠在輕量化車身制造中極大地提高生產(chǎn)節(jié)拍，大幅降低生產(chǎn)成本！

實(shí)際上，變頻微波固化技術(shù)的前期研發(fā)用了24年，在此之前已廣泛用于半導(dǎo)體領(lǐng)域，現(xiàn)在開(kāi)始逐步用于汽車行業(yè)的輕量化車身制造。

采用變頻微波固化技術(shù)，一個(gè)膠接點(diǎn)的固化時(shí)間通常僅為3——20 s，具體取決于被連接的工件的大小、兩種材料的種類和厚度、固化膠的類型、連接點(diǎn)的數(shù)量、機(jī)器人的數(shù)量以及工藝技術(shù)要求等，但最長(zhǎng)不會(huì)超過(guò)1 min，這意味著車身車間的生產(chǎn)節(jié)拍可以輕松達(dá)到60JPH以上，完全滿足大批量生產(chǎn)線的要求！相比之下，如果采用傳統(tǒng)技術(shù)，不同技術(shù)手段的固化時(shí)間則需6——90 min，且最通用的技術(shù)也需要20 min以上，節(jié)拍根本無(wú)法滿足大批量生產(chǎn)需求，同時(shí)也會(huì)把整個(gè)工件烤的特別熱，工件表面可能產(chǎn)生變形，工人的手也無(wú)法直接接觸工件。

該工藝的實(shí)施過(guò)程中，通常是選一些關(guān)鍵的膠接點(diǎn)進(jìn)行快速固化，確保車身主要結(jié)構(gòu)位置不變，可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)工藝，而其他膠接點(diǎn)則自然固化。這樣一來(lái)，整個(gè)產(chǎn)線的效率會(huì)進(jìn)一步提升。

之所以采用變頻微波，是因?yàn)槟z水里有很多不同成分的化學(xué)物質(zhì)，固定頻率的微波只能對(duì)某一種物質(zhì)帶來(lái)加熱作用，而變頻微波則可以讓這些物質(zhì)都熱起來(lái)，從而快速固化。

變頻微波和固定頻率微波對(duì)膠水固化的不同結(jié)果

作為核心的變頻微波控制器及其控制算法可以精確控制針對(duì)不同膠水成分的微波頻率和波形，對(duì)不同的膠水提供最佳的快速固化方案。

這種工藝只在很小的點(diǎn)上對(duì)膠接點(diǎn)進(jìn)行加熱，而且其前端的設(shè)計(jì)會(huì)讓微波的方向精準(zhǔn)受控，只加熱需要加熱的地方，而其他周邊區(qū)域則絲毫不受影響。此外，微波的方向性很強(qiáng)，對(duì)外輻射很小，因而也不會(huì)影響人員健康和其他設(shè)備的工作。