科创中国

针对搅拌摩擦搭接焊焊道狭窄、驱除与分散界面氧化膜能力差、对界面处压入深度敏感、针的恶性磨损等问题，开发了搅拌摩擦钎焊专利技术（2012年授权）。该技术的优点有：采用简单的无针工具可免除钢质母材对搅拌针的磨损；单道焊接宽度取决于轴肩的直径，远大于针的直径；能打碎并分散界面金属间化合物层。大气环境施焊、免用钎剂、利用旋转工具的机械作用与钎料的冶金作用的综合作用实现界面去膜、挤出多余低熔低强钎料、打碎并分散界面脆性金属间化合物层、节能环保。在界面焊接质量方面，FSB的突出技术优势在于：氧化膜能随共晶液相被挤出，所以界面去膜效果优异；在低熔低强液态钎料被挤出后，最终所得为母材间扩散形成的扩散焊组织。2011年发表于美国冶金与材料学报（MMTA, 2011, 42(9): 2850）等FSB相关论文已被美、欧、日、韩、伊朗、中国台湾、中国大陆等研究人员广泛引用。本组关于铝/钢组合的FSB的论文获得2015年全国钎焊年会优秀论文奖，该文对1060/16Mn（3+18mm）组合，剪切强度已达55.5MPa。

搅拌摩擦钎焊可用于双金属复合板的制备、异种金属的焊接、大面积异种或同种金属的搭接焊及修复，并在此基础上开发了铝基活性钎料。

1、双金属复合板和异种金属焊接

（1）Al/steel、Cu/steeel、Al/Ti、Al/Cu双金属复合板制备；

制备贵、窄、薄、细、小、双金属复合板（代替爆炸焊与轧制焊）。

优点：焊后材料塑性不受损害，对塑性无苛求；去膜能力强，润湿性好，再现性好；无边缘效应；基板厚度不受限制；节材节能环保；方便灵活。

（2）异种金属焊接（Al/X与Cu/X组合：X= Al、Fe、Cu、Ti、SUS）。

课题组已完成Al/X与Cu/X组合的复合实验（X = Al, Fe, Cu, Ti, SUS）。

2、大面积异种（如Al/Ti）或同种（如Cu/Cu）金属的搭接焊接或修复

优点：润湿性好；可在大气中施焊；尺寸不受限制；节能（焊速约300mm/min）。

3、铝基活性钎料

铝基活性软钎料：Al-Mg-X，适于铝基复合材料（SiCp/ZL101）、结构陶瓷（SiC、Al2O3）、功率模块（power module）电子封装用陶瓷、高体积分数复合材料软钎焊用。

该系铝基活性钎料熔点低，导热性好，润湿性优良，即使对SiC陶瓷也能在425℃低温下良好润湿。该系钎料既可用于直接钎焊，也可用于陶瓷表面金属化预处理、高体积分数铝基复合材料表面金属化预处理（代替电镀）。

(a)为采用Al-Mg-Ga活性软钎料钎焊70 vol.% SiCp/ZL101复合材料接头的微观组织BSE照片（425^oC-1MPa-30min）；（b）为图（a）中b区域放大BSE照片，即使一万倍P/M界面依然致密，证明该钎料在低温（425^oC）对高体积分数SiCp增强铝基复合材料有良好润湿性

本项目的技术可应用于制备双金属复合板工艺中。

张贵锋，工学博士，教授，博士生导师。
研究方向：

焊接方法、焊接冶金、焊接材料与焊接设备的研究
1. 固相焊工艺与设备：固相扩散焊（DB）与过渡液相扩散焊（TLP）、搅拌摩擦焊（FSW）及其新工艺、超声波焊（USW）、热压焊等；
2. 特种钎焊：搅拌摩擦钎焊（FSB）、压力钎焊、半固态钎焊、摩擦/振动辅助钎焊；

3. 层状复合材料（复合板、复合管）的搅拌摩擦钎焊（FSB）制备技术
4. 铝基复合材料（Al-MMC）的原位强化液相扩散焊与中间层设计
5. 纤维强化陶瓷基复合材料（CMC）、碳/碳复合材料（Cf/C；CFC；C/C）的连接：焊接冶金原理、焊接方法、焊接材料设计

6. 先进弧焊、压焊、钎焊方法与设备系统（含焊接自动化）

7. 异种金属连接：焊接方法、界面冶金、应力调控、焊接材料、焊接装置
8. 电子封装焊接材料
科研成果推广：

1. 搅拌摩擦钎焊专利方法（FSB）的系列应用：双金属复合板、双金属复合管（铝包钢海洋平台桩腿、铜包钢、铝/钛、铜/不锈钢等组合）、阴极板的制备/修复技术；选区复合

2. 特种焊方法：异种（同种）金属大面积焊接、修复专利方法---搅拌摩擦钎焊（FSB）；搅拌摩擦点钎焊（FSSB：friction stir spot brazing）方法与设备

3. 陶瓷基复合材料（CMC）的焊接方法与焊材：纤维强化陶瓷基复合材料用“高温高效低膨胀”钎料；C/C复合材料用“高温高效低膨胀”钎料

4. 铝基复合材料（Al-MMC）的焊接方法与焊材：不同体积分数铝基复合材料（SiCp/ZL101）专用钎料

5. 管材、棒材的高效液相扩散焊（TLP）焊接设备系统与焊接材料（协助指导：杨永兴教授）；

6. 制冷设备用铜—铝管接头储能焊专用焊接设备（国家科技进步三等奖，第1完成人：邱凤翔教授）；

7. 开关用铜软连接专用焊接设备（协助指导：王士元教授）。

□实验室阶段 √工程化阶段 □产业化阶段

专利：一种搅拌摩擦钎焊制备双金属复合板的方法ZL.200910021918.3

为促进科学技术产业化的发展，希望能够充分利用对方广泛的市场资源优势和科研平台能力，实现技术研发与市场营运的直接联盟。为使新技术尽快转化为生产力，希望实行技术合作开发联营生产和产值提成的方式紧密合作。希望合作方能够负责组建生产公司及工商、税务经营手续和必要的启动资金；在双方合作期间，我方对该产品不断创新和改进。

企业实施科技成果转移转化，采取以下方式并达到相应的目的：

一是开发新的产品或服务，以培育新的市场竞争力；

二是开发新的工艺，以提质、降本、降耗、增能、增效；

三是完善管理，优化流程，以强化对企业生产经营的控制力；

四是进入新的市场，以扩大市场规模；

五是培育新的能力，以取得新的优势；

六是完善经营管理的体制机制，以提高效益。

希望与企业、科学技术研究开发机构、高等学校和其他组织建立优势互补、分工明确、成果共享、风险共担的合作机制，按照市场机制联合组建研究开发平台、技术创新联盟、创新联合体等，协同推进研究开发与科技成果转化。