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希望能夠跟國內外企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，共同打造更加先進的高端裝備，從而更快地推動我們在應用基礎研究及技術開發(fā)上的發(fā)展——中國科學院上海光學精密機械研究所研究員 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，每一次焊接技術的革新，都繪就了現(xiàn)代工業(yè)文明的壯麗畫卷。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

持續(xù)創(chuàng)新，為中國激光制造技術添磚加瓦

近年來，隨著新能源汽車、航空航天等領域對輕質高強度材料的需求不斷增長，傳統(tǒng)的材料焊接技術已無法滿足業(yè)界需求。中國科學院上海光學精密機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，設立了激光智能制造研發(fā)中心，重點深耕激光焊接、激光精密制造、激光增減材制造、激光沖擊強化等核心器件開發(fā)、關鍵工藝的突破和高端裝備的研發(fā)。

中心負責人楊上陸研究員介紹：“我們團隊主要圍繞輕量化、高性能材料先進激光制造技術的研發(fā)，努力構建新材料-新工藝-新裝備-新結構之間的新的技術體系，注重應用基礎研究、知識產(chǎn)權布局和技術轉移轉化相結合，堅持通過創(chuàng)新為社會創(chuàng)造價值的理念。近年來，在鋁硅涂層熱成型鋼激光填絲焊接、鋁合金電阻點焊、異質材料連接等領域取得了突破”。

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

針對新能源汽車輕量化關鍵輕量化材料之一的鋁硅涂層熱成型鋼，團隊打破了該材料激光焊接技術長期被壟斷的局面，實現(xiàn)了不同強度級別、不同涂層厚度和不同供應商材料的“多合一”一體化解決方案。從用戶反饋來看，該技術不僅提升了生產(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，該技術已在多家汽車公司應用。

從電極材料制造到失效分析，國儀電鏡服務創(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，通過機理的理解來指導先進焊接工藝開發(fā)與改進，激光智能制造研發(fā)中心于2022年通過公開招采，引進了國儀量子研制的場發(fā)射掃描電鏡SEM5000。

從材料到制造，再到最終產(chǎn)品性能分析的全過程，都離不開對產(chǎn)品微觀結構的檢測。傳統(tǒng)光學方法無法觀測微觀細節(jié)，因此必須借助掃描電鏡來深入分析內部微觀組織。“掃描電鏡不僅是我們團隊每天必須使用的重要工具,更是推動科研創(chuàng)新的強大利器。” 楊上陸說，“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：“團隊通過國儀量子的掃描電鏡，對高強鋼、鋁合金、銅合金、鈦合金等材料的焊接接頭和失效斷口進行組織分析和元素分析。找出斷裂機理，指導工藝優(yōu)化和改進。在‘牛頓環(huán)’鋁合金電阻點焊技術和鋁硅涂層熱成型激光焊接技術開發(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)”電阻點焊工藝優(yōu)化和電極改進以及鋁硅涂層激光焊接技術開發(fā)提供了重要依據(jù)?！?/strong>

與國產(chǎn)品牌協(xié)同創(chuàng)新，實現(xiàn)自主可控，推動技術升級 

牛頓環(huán)、盤古界、昆侖鏡......激光智能制造研發(fā)中心團隊的工程師們?yōu)樗麄冏灾餮邪l(fā)的多項技術裝備賦予了獨特的稱謂。楊上陸介紹：“鋁合金電阻點焊技術之所以取名“牛頓環(huán)”，是因為這項技術所發(fā)明的電極形狀與光學上的“牛頓環(huán)”圖樣相似，我們想傳承牛頓為人類社會進步所做出偉大貢獻的科學精神，所以取名為牛頓環(huán)。隨著新技術、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，也就有了盤古界、昆侖鏡這些富有傳統(tǒng)文化特色的名稱?！?/p>

從產(chǎn)品命名到科研創(chuàng)新，對自主可控的追求貫穿了團隊上下。楊上陸說：“實驗室儀器裝備至關重要。中心希望通過與國內企業(yè)的合作，實現(xiàn)高端分析儀器設備的自主可控，擁有自主品牌，形成先進裝備與制造技術的良性互促，從而加速科技自主創(chuàng)新，推動制造業(yè)高質量發(fā)展。掃描電鏡對我們這個領域非常重要，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。“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的人員，經(jīng)過短時培訓就可以很快上手。”張佳志說，“而且分辨率和探測器性能都非常優(yōu)秀，與進口電鏡相當，但中文界面和操作更加友好?！彼€很贊賞國儀量子的售后服務，“只要有需求，基本能在24小時內得到高效響應和解決。”

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)新技術的推廣與應用，也是國儀量子等國產(chǎn)科學儀器廠商的執(zhí)著與堅守。未來，隨著更多國產(chǎn)技術裝備的突破，先進裝備與制造技術必將實現(xiàn)良性互促，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級。