铝/镁异种合金焊接研究现状

镁合金和铝合金由于其轻质高强的特性在航空航天领域中被广泛应用,然而铝/镁异种合金的焊接却是一个极具挑战性的任务,因为铝/镁物理化学性质存在显著差异,易形成的脆性Al–Mg金属间化合物严重影响接头强度。本文从焊接方法角度讨论了目前铝/镁异种合金焊接研究现状,包括激光焊、TIG焊、搅拌摩擦焊、超声波焊、磁脉冲焊和一些其他的焊接方法;归纳了国内外为提高铝/镁异种合金焊接的综合力学性能做出的各种努力,具体包括采用固态焊接、加中间层、优化焊接工艺参数和复合焊接等来抑制镁铝金属间化合物的生成与长大。最后对铝/镁焊接的研究趋势进行了总结和展望。     

镁合金绿色高效焊接技术研究进展

镁合金是航空航天领域应用最为广泛的轻合金之一.随着镁合金应用的不断深入,对具有高精度、低能耗、高效率特征的绿色焊接技术提出了迫切需求,并成为镁合金焊接制造发展的重要方向.针对上述需求,围绕镁合金激光诱导电弧复合焊接技术,镁合金活性高效焊接技术以及镁合金与异种金属的连接技术展开系统研究.采用激光诱导电弧复合焊接技术成功实现了镁合金低能耗高效焊接制造,与传统电弧焊接相比显著提高了焊接制造效率,降低了焊接制造能耗.采用激光胶焊技术及激光-电弧复合焊接技术实现了镁合金与铝合金及镁合金和钢铁的高性能焊接制造.上述绿色焊接制造技术研究成果为实现航空镁合金轻量化结构件的设计和制造提供了有力支撑.     

AZ31镁合金A-TIG焊的研究

针对AZ31镁合金，研究了在A—TIG焊中单一成分的活性剂和涂敷量对焊缝成形的影响。结果表明，与无活性剂的焊缝相比，活性剂TiO2、SiO2、Cr2O3、CdCl2和CaCl2能够有效地增加镁合金焊缝的熔深和深宽比。但涂敷有氟化物的镁合金焊缝熔深没有增加，涂敷CaF2的焊缝甚至出现开裂现象。在AZ31镁合金的焊接中，活性剂CdCl2的效果最好。     

镁合金AZ31搅拌摩擦焊接温度场数值模拟

针对5mm厚AZ31镁合金搅拌摩擦焊接过程进行三维有限元传热分析，并推导搅拌摩擦焊接(FSW)产热的数学模型，计算FSW过程不同时刻和不同位置温度分布。计算结果表明：起焊时有一个预热作用，预热对搅拌摩擦焊接过程有利；搅拌摩擦焊接过程中准稳态时最高温度为460℃左右，低于镁合金的熔化温度，属于固相连接。温度场测量结果显示：计算结果与测量结果较吻合，说明温度场模型的建立基本符合搅拌摩擦焊接过程。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头焊核区域成型过程及影响因素

接头焊核区域的形成是搅拌摩擦焊接的一个典型特征,其形状和大小对搅拌摩擦焊接头的性能有重要影响。以AZ31镁合金为母材,分析不同焊接参数(包括焊接压力、焊接速度、搅拌头倾斜角)条件下搅拌摩擦焊接头焊核成型的规律及特点,并建立焊核成型过程的简单模型。分析认为焊接压力和搅拌头倾斜角是影响焊核成型的重要因素,而焊接压力决定塑性材料的形成。焊核的形状主要由塑性材料的流动状态决定,搅拌头的形状和焊接速度影响塑性材料的流动,从而影响焊核的成型。掌握FSW焊核成型规律,可以选择合理的工艺参数。     

AZ31/LA141搅拌摩擦搭接焊接头的组织与力学性能

为了扩大搅拌摩擦搭接焊在镁合金异种材料的市场应用范围,采用搅拌摩擦搭接焊工艺对AZ31镁合金和LA141镁锂合金进行焊接。借助光学显微镜、维氏硬度计和万能试验机等仪器设备研究了搅拌摩擦搭接焊接头的显微组织,测试了接头的显微硬度和剪切拉伸。结果表明,当旋转速度为1800 r/min,焊接速度在80～120 mm/min之间时,AZ31/LA141搅拌摩擦搭接焊成形良好,无明显缺陷。在相同的焊接工艺参数条件下,上层AZ31和下层LA141前进侧热机影响区的晶粒尺寸均小于后退侧热机影响区的晶粒尺寸,而前进侧热影响区却与之相反,其晶粒尺寸均大于后退侧热影响区的晶粒尺寸。当焊接速度变大时,上层AZ31和下层LA141前进侧热机影响区的晶粒尺寸均随之变小。上层AZ31和下层LA141焊核区的显微硬度值变化趋势不同,前者先变大后变小,而后者却呈现变大的趋势。AZ31/LA141搭接接头拉剪力随着焊接速度的增加呈现先增加后减小的趋势。     

镁合金和其他金属及合金的焊接

综述了镁合金与异种镁合金、铝合金、钢、铜及其合金、钛及其合金异种材料焊接的国内外研究现状,并指出最新发展动态及未来发展趋势。     

钛铝基金属间化合物熔焊工艺性的研究进展

综述了钛铝基金属间化合物(主要是Ti3Al，TiAl)熔焊连接技术的研究现状，主要涉及电子束焊、激光焊和氩弧焊等方法，指出钛铝基金属间化合物的焊接性不存在本质上不可焊的问题。无论采用何种熔焊方法连接此类合金，焊态下焊接接头的组织和性能一般不理想，焊缝和热影响区很容易脆化。控制冷速是成功连接此类材料的关键，同时受该类材料的物理冶金学特点限制，其组织转变动力机制、氢脆、间隙元素的引入对其焊接性的影响尚未引起注意。     

双光束激光焊接技术研究现状及应用

阐述了双光束激光焊接技术特点及研究现状,对钛合金双光束激光焊接工艺进行研究,采用双光束激光焊能增强激光焊接的工艺适应性,减少焊接缺陷,焊接过程更加稳定。试验研究表明,钛合金双光束激光焊焊缝成形良好,钛合金双光束激光焊接头强度与母材相当。采用双光束激光焊接某钛合金薄壁结构件,满足设计要求的焊缝质量标准要求。     

先进焊接技术在飞机制造中的应用

通过对国外飞机制造公司焊接技术的应用分析,明确了先进焊接技术——电子束焊、激光焊和搅拌焊技术的应用现状和使用范围,并结合西飞公司的实际情况,提出应该发展电子束焊和激光焊接技术,以弥补未来制造能力的不足;同时应重点关注搅拌摩擦焊接技术的发展动态,掌握国外该技术的应用状况和使用经验。     

基于B/S结构镁合金焊接数据库系统设计

文摘设计了基于B/S结构镁合金焊接数据库系统。系统采用ASP技术和网络数据库技术,设计镁合金焊接性查询、编辑以及系统管理等五大功能模块;通过对镁合金焊接的各方面的信息进行合理的、全面的分析和归纳;用户可以很方便地得到镁合金的焊接基本数据、各种试验结果,包括焊接性、相图以及CCT图等各方面的信息。对焊接行业数据共享,焊接生产和制造业数据共享体系建立具有一定的参考和实用价值。     

铝合金与不锈钢的连接技术

阐述了钎焊、摩擦焊技术在铝合金与不锈钢连接中的应用情况.此外,介绍了液相扩散连接、爆炸焊、超声波焊、表面活化连接等新型连接技术.     

搅拌摩擦焊搅拌头的研究进展

概述了国内外铝合金、镁合金、铜合金、钛合金及钢铁材料等多种合金搅拌摩擦焊用搅拌头的结构设计、材料、磨损失效和寿命等方面的研究进展,对比了各搅拌头的结构设计和材料性能优缺点,分析了搅拌头失效方式和寿命,展望了搅拌头的研究发展趋势。     

等径弯曲通道变形镁合金的搅拌摩擦焊接

研究了等径弯曲通道变形AZ31镁合金的搅拌摩擦焊工艺,对焊缝的成形特点和力学性能进行了分析.试验结果表明,对厚为15mm的等径弯曲通道变形AZ31镁合金板,工艺参数对焊缝成型有很大的影响,成型性能对焊接速度的敏感程度较铝合金板要大,当焊接速度为37.5mm/min和搅拌头旋转速度为750r/min时,可以获得较好的焊接质量.     

挤压工艺对镁合金组织性能的影响

介绍了ＭＢ１５镁合金棒材和型材的挤压成形工艺，以及不同挤压成形工艺生产的棒材，型材的组织及性能情况。论述了一次和二次压成形工艺对镁合金棒材和型材的组织、性能的影响。     

钛合金航空结构件的损伤修复技术

钛合金航空结构件的应用越来越广泛,但应用传统制造技术对钛合金结构件的修理则较困难,且存在许多缺陷。文章介绍了钛合金件裂纹的激光焊接、激光熔覆修复技术;对于缺损性损伤,介绍了应用快速成型系统重建损伤结构的技术。     

TA16钛合金导管的自动钨极旋转氩弧焊

针对2种规格的TA16钛合金导管开展不加填充的自动钨极旋转氩弧焊工艺试验,确定最佳的焊接工艺参数,并对其焊接接头的质量和性能进行了分析.结果表明:采用自动氩弧焊工艺焊接TA16钛合金导管,能够获得良好的焊接接头;接头室温拉伸强度能达到母材的95%以上;随着温度的升高,TA16导管接头的拉伸强度逐渐下降.