在發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)鋁這種節(jié)約成本的材料的合適方法后,下一步就是對(duì)這種基礎(chǔ)材料進(jìn)行加工和改良。
純鋁有一些獨(dú)特而重要的特征。舉個(gè)例子,防腐性和電導(dǎo)性。但是,由于純鋁承載率相對(duì)較低,所以不是進(jìn)行結(jié)構(gòu)焊接裝配的材料。人們很快發(fā)現(xiàn),在純鋁中添加相對(duì)小量的合金元素,鋁的特性會(huì)發(fā)生很大改變。生產(chǎn)批鋁合金,其中之一就是鋁-銅合金。1910年左右,發(fā)現(xiàn)合金家族中的沉淀物硬化現(xiàn)象。許多這些沉淀物硬化合金在發(fā)展中的飛機(jī)業(yè)產(chǎn)生的效益立竿見影。緊跟著鋁-銅合金,許多其它合金也發(fā)展起來。研究發(fā)現(xiàn),通過加入像銅(Cu),錳(Mn), 鎂(Mg),硅(Si)和鋅(Zn)和這些元素的混合物,純鋁的各種物理和機(jī)械特征發(fā)生了明顯的變化。許多這些新合金都能匹配質(zhì)量好的碳鋼的承載力——三分之一的重量。
鋁合金焊接工藝的發(fā)展與碳鋼有所不同。由于原鋁合金有許多元素,每一種合金元素對(duì)母材的可焊性不同的影響,所以有必要發(fā)展很多不同的填充合金以適應(yīng)這些不同的合金元素。比如,一些原鋁合金有特殊的化學(xué)性,為特定合適的機(jī)械和物理特征設(shè)計(jì),而且并沒有的可焊性。
攪拌摩擦焊技術(shù)是英國焊接研究所(The Welding Institute,簡(jiǎn)稱 TWI)于1991年發(fā)明的,并于次年在英國申請(qǐng)了發(fā)明專利,同時(shí)陸續(xù)在世界各國申請(qǐng)了專利保護(hù)。得到專利保護(hù)并公開以來,攪拌摩擦焊技術(shù)首先并主要在鋁合金、鎂合金等輕金屬結(jié)構(gòu)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用,同時(shí)在高熔點(diǎn)材料領(lǐng)域也獲得了一定發(fā)展。
攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)外,還可以進(jìn)行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。挪威已建立了世界上個(gè)攪拌摩擦焊商業(yè)設(shè)備,可焊接厚3—15mm、尺寸6×16的Al船板;1998年美國波音公司的空間和防御實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)了攪拌摩擦焊技術(shù),用于焊接某些火箭部件;麥道公司也把這種技術(shù)用于制造Delta運(yùn)載火箭的推進(jìn)劑貯箱。