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據(jù)報(bào)道，日前由日本企業(yè)開發(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。可以實(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，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)用開發(fā)方面都取得了快速的發(fā)展。

隨之而來的問題是，混合材料的結(jié)構(gòu)帶來了連接技術(shù)的難題。以往，業(yè)界對金屬材料的連接已經(jīng)游刃有余，比如對于鋼材之間的連接、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，這些工藝大多就無法滿足要求了，只有膠接是相對可靠的連接方式，但由于膠的固化需要較長時(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)拍都會受到影響。

輕量化車身的連接，對強(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，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，但最長不會超過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)拍根本無法滿足大批量生產(chǎn)需求，同時(shí)也會把整個(gè)工件烤的特別熱，工件表面可能產(chǎn)生變形，工人的手也無法直接接觸工件。

該工藝的實(shí)施過程中，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，整個(gè)產(chǎn)線的效率會進(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某一種物質(zhì)帶來加熱作用，而變頻微波則可以讓這些物質(zhì)都熱起來，從而快速固化。

變頻微波和固定頻率微波對膠水固化的不同結(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不同膠水成分的微波頻率和波形，對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)上對膠接點(diǎn)進(jìn)行加熱，而且其前端的設(shè)計(jì)會讓微波的方向精準(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)，對外輻射很小，因而也不會影響人員健康和其他設(shè)備的工作。