项目简介

航空、航天轻质合金结构等战略性新兴产业已成为带动我国科技飞跃发展的标志性载体。针对轻质合金结构尺寸大型化、形状复杂化等重大需求，搅拌摩擦焊接已成为核心的焊接工艺。团队历时十五年攻关，发明并设计制造了适用新材料及异种材料和特异结构的搅拌摩擦焊接新技术与装备系统，实现了装备研发、基础理论、技术革新、工程应用的全链条突破和创新。主要创新设计如下：(1) 柔性重载搅拌摩擦焊接与检测装备：发明了重载机器人高刚度多轴联动自适应高精度控制技术，突破了大/长/厚/曲面复杂构件焊接控形控性难题，最大焊接速度达10m/min，机器人搅拌摩擦焊接装备国内市占率超过80%；开发了“局部湿法”超声相控阵无损检测系统，实现全过程随查、随焊、随检可控制造，体缺陷检测精度达99%；(2) 全过程搅拌摩擦焊数字化设计：揭示了搅拌摩擦焊接热机耦合相互作用机制，实现了“材料-工艺-成形-组织-性能”全流程快速迭代，预测精度达96%，助力火箭贮箱等复杂结构焊接周期缩短50%以上；(3) 全结构搅拌摩擦焊接技术：发明了随焊碾压、微减薄、大深宽比、自持式、填充式搅拌摩擦焊接等全结构固相焊接技术体系，接头强度系数达92.0%、准等强修复强度系数达优质接头的90.7%；(4) 特异质材料搅拌摩擦铆焊技术：兼顾铆接机械连接与焊接反应连接双重效应，开发了特异质材料强形变驱动搅拌摩擦扩散焊接、搅拌摩擦自铆焊接技术体系，铝/钢接头线载荷达442N/mm、铝/铜接头强度系数达86.0%。 创新成果：授权国家发明专利59项，登记软著6项，应用转化15项；出版著作2部，入选“十三五”国家重点出版物规划项目和“十四五”规划专著等；发表论文107篇，中科院1区56篇，他引5000余次，6篇ESI高被引，6篇获美国焊接学会Charles H. Jennings奖（年度唯一）和中国科协/机械工程学会/焊接学报高影响力论文，3篇封面文章。本成果取得了装备研发/基础理论/技术革新/工程应用一体化的研究成果，突破了美、欧、日等国外技术封锁，实现了关键核心技术自主可控，项目整体技术居于国际先进水平，其中全过程搅拌摩擦焊数值仿真技术和随焊碾压搅拌摩擦焊接控形控性技术达到国际领先水平。该成果有效地推动了航空航天、轨道交通型号产品研制技术与装备升级，近三年新增直接利润1053.4万元，间接利润11480万元，军事、经济和社会效益显著。