上海光机所杨上陆：国产电镜助力激光制造技术创新

近年来，随着新能源汽车、航空航天等领域对轻质高强度材料的需求不断增长，传统的材料焊接技术已无法满足业界需求。中国科学院上海光学精密机械研究所作为我国建立最早、规模最大的激光专业研究所，设立了激光智能制造研发中心，重点深耕激光焊接、激光精密制造、激光增减材制造、激光冲击强化等核心器件开发、关键工艺的突破和高端装备的研发。

中心负责人杨上陆研究员介绍：“我们团队主要围绕轻量化、高性能材料先进激光制造技术的研发，努力构建新材料-新工艺-新装备-新结构之间的新的技术体系，注重应用基础研究、知识产权布局和技术转移转化相结合，坚持通过创新为社会创造价值的理念。近年来，在铝硅涂层热成型钢激光填丝焊接、铝合金电阻点焊、异质材料连接等领域取得了突破”。

“牛顿环”铝合金电阻点焊技术攻克了几十年的行业难题，可实现板材、型材、铸铝等铝合金材料的高质量焊接。自2023年起，该技术已应用于吉利、极氪、路特斯等品牌汽车的制造中，也应用在宁德时代、威唐等企业的储能产品，在半导体行业也实现了应用。

针对新能源汽车轻量化关键轻量化材料之一的铝硅涂层热成型钢，团队打破了该材料激光焊接技术长期被垄断的局面，实现了不同强度级别、不同涂层厚度和不同供应商材料的“多合一”一体化解决方案。从用户反馈来看，该技术不仅提升了生产效率，也大幅降低了制造成本，提升了制造利润。2023年9月开始，该技术已在多家汽车公司应用。

为观察焊接接头微观组织及形貌和接头失效分析，通过机理的理解来指导先进焊接工艺开发与改进，激光智能制造研发中心于2022年通过公开招采，引进了国仪量子研制的场发射扫描电镜SEM5000。

从材料到制造，再到最终产品性能分析的全过程，都离不开对产品微观结构的检测。传统光学方法无法观测微观细节，因此必须借助扫描电镜来深入分析内部微观组织。“扫描电镜不仅是我们团队每天必须使用的重要工具,更是推动科研创新的强大利器。” 杨上陆说，“它极大加快了我们的研发步伐。”

激光智能制造研发中心博士后张家志介绍：“团队通过国仪量子的扫描电镜，对高强钢、铝合金、铜合金、钛合金等材料的焊接接头和失效断口进行组织分析和元素分析。找出断裂机理，指导工艺优化和改进。在‘牛顿环’铝合金电阻点焊技术和铝硅涂层热成型激光焊接技术开发研究过程中，我们也广泛使用了国仪量子扫描电镜，分析接头微观组织和失效断口。国仪量子扫描电镜为“牛顿环”电阻点焊工艺优化和电极改进以及铝硅涂层激光焊接技术开发提供了重要依据。”