铝/铜异种材料激光焊焊缝形成机制

采用厚度均为2 mm的T2紫铜板和2Al6铝合金板进行激光焊对接试验,通过SEM和EDS分析焊缝的组织,结合熔池运动的特点,探究焊缝中化合物的形成机制。试验结果表明:由于焊缝的快速凝固,形成了较大的温度梯度和浓度梯度,并在顺浓度梯度扩散和表面张力的作用下形成对流,产生双熔池;焊缝可分为铜侧熔池、过渡层和铝侧熔池,其中,铜侧熔池为均匀分布的α-Cu固溶体,铝侧熔池为块状的α-Al固溶体和网状的Al_2Cu化合物,过渡层分为两层,Ⅰ层为均匀分布的Al_2Cu和Ⅱ层为条块状的Al_2Cu+α-Cu相。焊缝的形成本质是Al、Cu原子的顺浓度扩散和焊缝的凝固,其过程分为4个阶段,分别是:母材熔化、双熔池形成且焊缝Ⅱ层组织的形成、长大、焊缝Ⅰ层组织形成。     

添加Ni中间层的镁/钛激光熔钎焊工艺及接头性能研究

对添加Ni片作为中间层的AZ31B镁合金板和TC4钛合金板进行激光熔钎焊搭接试验,分析接头的力学性能、宏观形貌和微观组织。结果表明:Ni作为中间层的镁/钛激光熔钎焊接头焊缝成形良好,部分位置出现鱼鳞纹,接头焊缝区由镁侧焊缝、钛侧焊缝和界面化合物层(IMC)组成。其中,镁侧IMC层由Mg-Al-Ni相和Mg_2Ni相组成,钛侧IMC层由Ti_2Ni相组成。随着接头热输入量的增大,镁/钛两侧焊缝中元素得到充分扩散,并在两侧焊缝中生成金属间化合物,使得接头的力学性能大大增强。随着焊接线能量的增加,钛侧熔深一直增大,接头拉剪载荷呈现出先增大后减小的趋势。在焊接线能量Q=722.22 J·cm~(-1)时,接头拉剪载荷达到1 241.67 N。     

紫铜的搅拌摩擦焊接头组织与电学性能测试

本文对T2紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了试验研究，对接头组织和性能等进行了初步分析。试验结果表明，当焊接规范合适时，用搅拌摩擦焊方法焊接6mm厚的T2紫铜板，可得到成形美观、内部无缺陷、几乎不变形的平板对接接头。接头的力学性能试验表明，搅拌摩擦焊接头的抗拉强度可达母材的90％；电学性能试验表明，搅拌摩擦焊接头的电阻率与母材基本相当。     

镁钢异种材料TIG熔钎焊接接头力学性能分析

采用交流TIG焊对AZ31B镁合金和镀锌钢异种材料进行了搭接熔钎焊的研究,通过调整焊接参数获得最佳焊接成形,并采用拉剪试验机测试了不同工艺参数下接头的力学性能。结果表明:TIG焊是一种适用于镁合金和镀锌钢异种材料连接的有效方法,镀锌钢表面的Zn能使熔化的镁合金很好的润湿并与镀锌钢作用,使得镁-钢能形成较为理想的搭接接头。焊接速度65 mm/min,焊接电流50 A,保护气体流量为15 L/min时接头拉剪强度可达154.73 MPa;最佳参数范围为:焊接电流40~60 A,焊接速度60~70 mm/min。     

TC21合金表面Al-Cr涂层的制备及其高温抗氧化性

利用双辉等离子渗金属技术和多弧离子镀技术在TC21钛合金表面制备了Al Cr复合涂层,并于750,850,950 ℃下进行了抗高温氧化性能研究。结果表明：Al-Cr涂层分为纯Al层、AlCr合金层、纯Cr层及扩散层,厚度约为48 μm,涂层连续致密、无贯穿性裂纹,并且与基体结合紧密。氧化过程中,Al Cr涂层表面能形成致密的Al2O3氧化层,阻止O元素向内扩散侵蚀基体,使涂层具有优异的抗高温氧化性能;Cr的存在既促进了Al的选择性氧化,同时又使得涂层的自修复能力得到增强。Al Cr复合涂层显著提高了TC21合金的高温抗氧化性。     

Al-Cu-Li合金电子束焊接头的微观组织结构

采用真空电子束焊接Al-Cu-Li合金,分析了焊态下接头的微观组织以及焊后热处理对接头微观组织结构的影响。结果表 明,在焊态下,焊缝中心为典型的树枝晶,在树枝晶界分布着共晶组织,其主要组成相为α+θ′(Al2Cu),焊缝中的强化相数量较少。经过焊后热处理,接头焊缝区组织发生了显 著变化,焊缝中心组织由树枝晶转变为等轴晶,焊态下的晶界偏析现象得以消除,焊缝中析出了数量较多的球状δ′(Al3Li)相以及细针状T1(Al2CuLi)相,使接头的力学性能明显改善,接头抗拉强度由焊态下的348 MPa提高到热处理后的423 MPa,接头拉伸断口呈韧性断裂特征。     

金属材料摩擦挤压合金化研究

本文以LF6铝合金作为基材，Ni粉作为合金化添加粉末，试验用摩擦挤压的方法进行金属材料的合金化。利用X射线衍射仪及Topas（2）X射线分析软件进行物相分析。并测试了合金化区域的显微硬度。结果表明：摩擦挤压区域有Al3Ni以及AlNi3化合物生成，并且发现生成的金属间化合物Al3Ni含量高于AlNi3化合物含量；生成的Al3Ni和AlNi3的晶格常数增大，晶粒尺寸细小，几乎达到亚微米级；生成Ak3Ni的显微硬度达到520HV。研究结果表明：用摩擦挤压的方法能够实现金属材料的合金化。     

SiCP/Al复合材料脉冲氩弧焊接研究

研究在脉冲氩弧焊条件下铝基复合材料SiCp／2124Al的可焊性。通过正确选择填充材料和在焊接过程中加入微量脉冲，大大减弱了增强体SiC颗粒与基体Al之间的界面反应。拉伸实验和显微硬度测试表明，接头质量良好，与母材强度相比，接头的抗拉强度未见有大幅度下降；金相组织观察显示，焊缝组织致密、无夹杂和裂纹等缺陷。对接头进行X射线衍射相结构分析和拉伸断口扫描电镜观察等微观分析，并从热力学角度探讨焊接过程中抑制SiC／Al界面反应发生的机理，提出了在氩弧焊条件下获得高质量SiCp／Al焊接接头应采取的措施。     

B2-RuAl合金基本物性及电子结构计算

采用第一原理赝势平面波方法，计算B2型RuAl金属间化合物的平衡晶格常数、形成热、弹性常数以及点缺陷形成能，与其它计算方法和实验测试的结果进行比较。点缺陷形成能的分析结果表明：富Ru合金出现Ru反位缺陷，富Al合金出现Al反位缺陷。对于上述计算结果，还基于晶体总的电子态密度与各原子分波态密度等电子结构方面的信息对其进行初步分析。     

GH3044高温合金激光熔覆焊接工艺研究

为解决航空发动机高导内机匣裂纹修复问题,采用RRW3040型激光熔覆设备对1.5mm厚的高温合金GH3044进行有间隙对接焊接,对焊接坡口间隙、激光功率、焊接速度三因素进行正交试验,得到的最佳工艺参数为间隙0.5mm、功率600W、焊接速度0.011m/s。对焊接接头进行拉伸强度测试、硬度检测、金相检查、抗弯曲测试。测试结果表明,在最佳工艺参数条件下,可得到熔合良好,无裂纹、较大气孔、夹杂等缺陷的焊接接头,接头拉伸强度平均值可达752MPa,且焊缝区域硬度和热影响区硬度相对于基体硬度的波动值范围均小于10%,焊缝区域保持了良好的塑性。     

钢的相变超塑性扩散焊研究

通过金相观察、电子探针分析和显微硬度测试，研究了碳钢的相变超塑性扩散焊焊接接头的金相组织、碳的分布和显微硬度的变化，以及热循环中最高加热温度、压应力和热循环次数等主要工艺参数对Ｔ８／Ｔ８焊接接头强度的影响。结果表明，相变超塑性能加速固态扩散焊焊接过程；热循环中最高加热温度、压应力和热循环次数对焊接接头的强度有重要影响。文中还对相变超塑性能加速固态扩散焊焊接过程的机理进行了进一步的探讨。     

3d过渡金属在L10-TiAl中占位的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法研究TiAl—X（X为3d过渡金属）超胞合金体系的几何、能量与电子结构。通过计算、比较、分析Ti7A18X与Ti8Al7X超胞的合金形成能,得出3d过渡金属在L10—TiAl合金中的占位情况：合金化元素的外层电子数,特别是外层的d电子数对其在L10-TiAl合金中的占位有非常明显的影响,d电子数较少的前过渡金属Sc、V和Cr主要优先占据Ti原子位,而d电子数较多甚至是满d壳层的Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn则主要优先占据Al原子位。与相关理论研究比较,对Cr元素在L10-TjAl合金中占据情况得出不同结论。对于合金化元素在L10-TiAl合金中占据不同亚点阵的情况,还从电子分波态密度角度,很好地解释了其产生的电子机制。     

铝和不锈钢FSW对搭接接头界面结构及性能研究

采用搅拌摩擦焊接方法,设计了基于“差高 偏置”的对搭接接头,对厚度为4　mm的 5A06铝合金和厚度为2　mm的316L不锈钢进行了搅拌摩擦焊接(Friction stir welding, FSW)焊接试验。通过观察焊缝金相形貌发现,焊接界面光滑平整,没有形成Hook钩,在焊缝靠近界面位置形成了钢颗粒增强铝基复合组织和河流状花样组织结构。通过SEM观察,铝 钢之间形成了一层厚度约为3　μm的中间过渡层。显微硬度及拉伸测试结果表明,过渡层的显微硬度较高,接头的拉伸强度达到了铝合金母材强度的89.7%。     

Ni—Cr合金与金刚石和钢基体界面微区的分析研究

利用扫描电镜X射能谱，结合金相及试验样逐层的X射线结构分析，剖析了Ni-Cr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构，揭示了Ni-Cr合金对金刚石和钢基休面的浸润和钎焊机理。即在钎焊过程中，Ni-Cr合金中的Cr元素分离出在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3，在钢基体结合界面上Ni-Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合，这时实现合金层与金刚石和钢基体都有较高结合强度的主要因素。     

爆炸焊接316L不锈钢/Al复合管的界面及性能研究

采用爆炸焊接工艺对316L不锈钢管及铝管进行了爆炸复合.利用SEM,XRD对复合管结合区形貌及相组成进行了研究;测试了复合管的结合强度及过渡区的显微硬度,并进行了径向压扁及弯曲成形试验.结果表明:直线状及波状界面同时存在;过渡区域出现了明显的元素扩散现象并形成了金属间化合物;结合强度为75MPa,过渡区的显微硬度最高;压扁及推弯试验后的复合管未出现分层,制备出的复合管结合性能优异,可以承受大的塑性变形.     

Ni3Al（Zr）合金的高温环境脆性

Ni3Al(Zr)合金在700～1 050°C之间存在低塑性区,无论在空气还是在真空中,都表现出脆性的沿晶断裂,塑性很低.在拉伸过程中形成的致密氧化铝薄膜能够有效地阻止氧向基体中扩散,减少环境脆性,提高合金的高温塑性.活性元素Zr能够与氧原子相互作用,减少裂纹沿晶界扩展,改善合金的高温塑性.     

高频感应辅助激光熔覆MCrAlY涂层的微观组织及其抗氧化性能

利用高频感应辅助激光熔覆技术在镍基高温合金表面制备了MCrAlY涂层,与激光直接熔覆制备的MCrAlY涂层进行对比研究。采用扫描显微镜、X射线衍射仪及能谱仪对涂层的微观形貌和组织结构进行了分析。结果表明,在高频感应辅助的作用下,涂层的温度场发生了改变,温度梯度降低,涂层中的Al元素有充分的时间上浮,在涂层表面形成了大量的Al2O3陶瓷相,使得涂层的抗氧化性能明显提高。同时,涂层的横截面呈现网状结构,其主相仍以γ-NiCo相为主,而Y元素在黑色区域为富集形态,可以净化晶界,减少由晶界产生内应力,改善涂层的成型性能。     

旋转摩擦挤压合金化制备Ti-Al金属间化合物工艺研究

采用显微硬度(HV)和X射线衍射(XRD)分析了旋转摩擦挤压合金化制备的Ti-Al金属间化合物.结果表明:通过旋转摩擦挤压法可制备出Al3Ti相Ti-Al金属间化合物;当搅拌棒的旋转速度为750r/min时,可提高Ti的反应程度,有利于反应的进行,并可获得成分分布均匀的Ti-Al金属间化合物.经过750r/min、23.5mm/min的旋转摩擦挤压5道次后,Ti的反应程度达78.96%,合金化区域的平均显微硬度在90HV左右.     

镍基合金大间隙搭接电子束填丝焊接头组织性能分析

对GH4169合金与电铸镍板材搭接接头真空电子束焊接工艺进行了研究,并详细分析了配合间隙对接头组织和性能的影响。结果表明:双层板搭接间隙越大,间隙层填充金属越多,上板焊缝堆高越低,间隙层填充金属为异种合金混合凝固而成,填充金属存在剧烈对流作用,焊缝下板熔深形状和尺寸基本无变化。焊接接头硬度从上部、中部和下部依次减小。当焊接接头的配合间隙≤0.8 mm时,配合间隙越大,接头抗拉剪性能越低,当焊接接头的配合间隙 0.8 mm时,配合间隙越大,接头抗拉剪性能越高。     

复合材料平尾接头力学性能研究

针对某平尾中央翼与外翼前梁连接接头,设计了复合材料接头试验件.根据平尾接头实际载荷工况及试验件构型,设计了特定的试验夹具,确定了静力试验方案.通过静力试验,得到了试验件在实际载荷工况下的静力极限载荷和破坏模式.并采用ABAQUS有限元软件,对中央翼前梁接头、外翼前梁接头试验件进行静力分析,有限元预测结果和试验结果吻合较...