蘭州理工大學材料科學與工程學院金玉花團隊在《蘭州理工大學學報》發表論文《銅_鋁攪拌摩擦焊接頭界面原子擴散及力學性能模擬》，該研究采用分子動力學方法，探究了攪拌摩擦焊過程中銅/鋁界面原子的擴散行為，評估了不同應變速率下界面的力學性能，為優化銅鋁異種材料焊接工藝、提升接頭性能提供了重要理論依據。

　　銅具有優異導電性和導熱性，鋁則兼具低比重和低成本優勢，銅/鋁異種接頭在電連接器、熱交換管等工業領域應用廣泛。攪拌摩擦焊作為固態焊接技術，能避免熔化焊接帶來的氧化物夾雜等缺陷，但界面原子擴散不充分易導致接頭性能不佳，因此明確原子擴散規律與力學性能的關聯至關重要。

　　研究團隊通過Lammps軟件構建銅/鋁界面模型，在650K至850K溫度范圍內模擬原子擴散過程，并在300K下測試不同應變速率下的力學性能。結果顯示，界面原子擴散呈現明顯單向性，銅原子擴散進入鋁晶格的數量遠多于鋁原子擴散進入銅晶格的數量，擴散機制以最近鄰跳躍為主，銅原子和鋁原子的擴散激活能分別為0.58eV和0.75eV。

　　溫度對界面過渡層厚度影響顯著，800K時過渡層達到最佳厚度，此時接頭結合效果最優;力學性能測試表明，當拉伸應變速率為(1×10^{10}s^{-1})時，界面抗拉強度達到最大值3.19GPa。塑性變形主要發生在鋁側，銅側幾乎無塑性變形，變形過程中會發生全位錯分解和壓桿位錯合成，位錯能下降，肖克萊位錯是主要滑移位錯。

　　此外，研究發現850K保溫時，擴散界面抗拉強度明顯下降且無屈服現象，鋁側會產生空洞并逐漸擴展導致斷裂;而隨拉伸應變速率增加，界面的抗拉強度和屈服強度均呈增大趨勢。該研究深入揭示了銅/鋁攪拌摩擦焊接頭的界面作用機制，為工業生產中優化焊接工藝參數、提高接頭可靠性提供了科學指導，對推動異種金屬焊接技術發展具有重要實踐意義。