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希望能夠跟國(guó)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(kāi)發(fā)上的發(fā)展——中國(guó)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(huà)卷。

圖片來(lái)源：攝圖網(wǎng)

持續(xù)創(chuàng)新，為中國(guó)激光制造技術(shù)添磚加瓦

近年來(lái)，隨著新能源汽車(chē)、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(zhǎng)，傳統(tǒng)的材料焊接技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足業(yè)界需求。中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所作為我國(guó)建立最早、規(guī)模最大的激光專(zhuān)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(kāi)發(fā)、關(guān)鍵工藝的突破和高端裝備的研發(fā)。

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(guò)創(chuàng)新為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值的理念。近年來(lái)，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”。

“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(chē)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。

針對(duì)新能源汽車(chē)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(zhǎng)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(hù)反饋來(lái)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(rùn)。2023年9月開(kāi)始，該技術(shù)已在多家汽車(chē)公司應(yīng)用。

從電極材料制造到失效分析，國(guó)儀電鏡服務(wù)創(chuàng)新全流程

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

從材料到制造，再到最終產(chǎn)品性能分析的全過(guò)程，都離不開(kāi)對(duì)產(chǎn)品微觀(guān)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)。傳統(tǒng)光學(xué)方法無(wú)法觀(guān)測(cè)微觀(guān)細(xì)節(jié)，因此必須借助掃描電鏡來(lái)深入分析內(nèi)部微觀(guān)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(shuō)，“它極大加快了我們的研發(fā)步伐?！?/p>

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(guò)國(guó)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(kāi)發(fā)研究過(guò)程中，我們也廣泛使用了國(guó)儀量子掃描電鏡，分析接頭微觀(guān)組織和失效斷口。國(guó)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(kāi)發(fā)提供了重要依據(jù)?！?/strong>

與國(guó)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(pán)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(chēng)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(lèi)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(guó)人的品牌符號(hào)，也就有了盤(pán)古界、昆侖鏡這些富有傳統(tǒng)文化特色的名稱(chēng)。”

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(shuō)：“實(shí)驗(yàn)室儀器裝備至關(guān)重要。中心希望通過(guò)與國(guó)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?！?/p>

自主可控、用戶(hù)友好是國(guó)儀量子掃描電鏡的重要優(yōu)勢(shì)?！皣?guó)儀量子的掃描電鏡界面更加人性化，操作簡(jiǎn)單，即使是沒(méi)有掃描電鏡基礎(chǔ)的人員，經(jīng)過(guò)短時(shí)培訓(xùn)就可以很快上手。”張佳志說(shuō)，“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?！彼€很贊賞國(guó)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?！?/p>

國(guó)產(chǎn)新能源汽車(chē)的不斷發(fā)展，背后是無(wú)數(shù)中國(guó)科研人的智慧與汗水，是牛頓環(huán)、盤(pán)古界、昆侖鏡等自主創(chuàng)新技術(shù)的推廣與應(yīng)用，也是國(guó)儀量子等國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器廠(chǎng)商的執(zhí)著與堅(jiān)守。未來(lái)，隨著更多國(guó)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)。