搅拌摩擦焊在2219铝合金VPPA熔焊接头缺陷补焊中的应用

采用搅拌摩擦焊方法对带有缺陷的2219铝合金变极性等离子弧熔焊接头进行补焊,焊后对补焊接头的微观组织和力学性能及断裂特性进行了分析。研究结果表明:补焊接头焊核区由细小的等轴再结晶组织构成;热机影响区内的组织发生了较大的弯曲变形;热影响区组织明显粗化。力学试验表明:补焊接头的抗拉强度比熔焊接头提高18%以上,延伸率可以提高一倍,接头性能得到明显改善。断口形貌分析显示,接头断裂模式为韧性和脆性的混合型断裂。     

基于回归分析的7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊工艺研究

基于回归分析对20mm厚7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊工艺进行研究。建立并分析了接头抗拉强度与焊接工艺参数之间的回归模型,重点考察搅拌头旋转速度、焊接速度和轴肩下压量对接头抗拉强度的影响规律。结果表明,在试验设定的工艺参数范围内,随着搅拌头旋转速度的增加,接头抗拉强度降低;随着焊接速度的增加,接头抗拉强度先升高后降低,存在峰值;随着轴肩下压量的增加,接头抗拉强度升高。通过优化焊接工艺参数可以使接头抗拉强度达到430MPa。     

焊接方法对5A06铝合金厚板焊缝接头性能的影响

分别采用搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极氩弧焊(MIG)对20mm厚的5A06铝合金进行了焊接试验,对两种焊接方式的焊缝接头进行了机械性能测试、显微组织的观察以及表面残余应力的检测。结果表明,搅拌摩擦焊缝接头的抗拉强度比熔化极氩弧焊缝接头的高,搅拌摩擦焊缝接头往往断裂于前进侧的熔合过渡区,熔化极氩弧焊缝接头断裂于热影响区;相比熔化极氩弧焊,搅拌摩擦焊接头晶粒明显细化,焊缝中Mg、Mn等合金元素烧损明显减少,焊缝表面的残余应力水平也较低。     

77A09铝合金电子束焊接接头的显微组织与力学性能

采用电子束焊方法对7A09铝合金进行焊接,分析不同焊接工艺对接头显微组织与力学性能的影响,获得了焊缝表面成形良好的焊接接头。为了进一步改善接头区域的显微组织,以提高接头的力学性能,对接头进行焊后热处理。接头微观分析显示,焊态下接头熔合区由柱状晶和等轴状枝晶组成,初生相在晶界处聚集,形成共晶组织。在焊接过程中添加圆形电子束扫描,可改善接头焊缝成形,细化焊缝晶粒。接头经过焊后热处理,晶界初生相减少,较多的强化相η′(MgZn_2)等在接头焊缝区析出。力学性能测试表明,热处理后接头的拉伸强度达400.6 MPa,为母材拉伸强度的80.8%。拉伸断口扫描观察显示,接头断口表面分布有许多大且深的韧窝,呈明显的韧性断裂特征。     

7A09铝合金电子束焊接接头的显微组织与力学性能

采用电子束焊方法对7A09铝合金进行焊接,分析不同焊接工艺对接头显微组织与力学性能的影响,获得了焊缝表面成形良好的焊接接头。为了进一步改善接头区域的显微组织,以提高接头的力学性能,对接头进行焊后热处理。接头微观分析显示,焊态下接头熔合区由柱状晶和等轴状枝晶组成,初生相在晶界处聚集,形成共晶组织。在焊接过程中添加圆形电子束扫描,可改善接头焊缝成形,细化焊缝晶粒。接头经过焊后热处理,晶界初生相减少,较多的强化相η′(MgZn2)等在接头焊缝区析出。力学性能测试表明,热处理后接头的拉伸强度达 400.6 MPa,为母材拉伸强度的80.8%。拉伸断口扫描观察显示,接头断口表面分布有许多大且深的韧窝,呈明显的韧性断裂特征。     

Al-Zn-Mg-Sc合金电子束焊接接头组织与性能研究

针对Al-Zn-Mg-Sc铝合金进行真空电子束焊接试验,研究表明,焊接接头各区域显微组织有所变化,与母材相比,热影响区晶粒有所粗化,且晶粒内部弥散分布的Al3Sc粒子数量有所减小,焊缝区发生了再结晶,由母材细长的纤维状组织转变为等轴晶组织,Al3Sc粒子发生了溶解,且焊缝上部的晶粒尺寸明显大于焊缝中部的晶粒。拉伸试验结果表明,焊接接头抗拉强度达到基材强度的80%以上,大部分拉伸试样均在焊缝处断裂,退火态焊接接头经过焊后时效处理,接头强度可达515.7MPa,为母材的94.2%,有效地提高了焊接接头的抗拉强度。     

2219铝合金激光-TIG复合焊接头特性分析

采用CO_2激光-TIG复合焊接对4mm厚2219铝合金开展焊接工艺研究,分析了不同电流对焊缝组织形貌以及接头性能的影响。分析结果表明,由于焊缝晶粒组织形态和尺寸均发生了变化,焊缝的显微硬度要小于母材和热影响区,在2219复合焊接头中存在明显的接头软化现象。接头的最大抗拉强度为母材的70.84%,断裂发生在试样焊缝边缘位置。     

层层组装法制备NC-BA-RDX包覆球

以RDX为核心物质、NC为最外层、高分子键合剂LBA-201为中间层,利用层层组装(LBL)技术制备了NC-BA-RDX包覆球。实验研究了真空度和搅拌速度对包覆效果、包覆球假密度和粒度的影响,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和DSC热分析对包覆球进行观察和分析,并测试了推进剂的力学性能。结果表明,层层组装后得到样品基本呈球形,粒径分布均匀,结构致密,流散性好;采用缓慢升高真空度和温度的方法驱除溶剂得到效果较好的包覆球,实验得到适宜的驱溶时间为20~25 min;搅拌速度从700 r/min增加至2 000 r/min时,包覆球的中位径d50从386.7μm减小至18.4μm,分布宽度(SPAN)值从0.334减小至0.107,实验得到的适宜搅拌速度为1 500~1 800 r/min;包覆球的融化吸热峰强度明显减弱,峰温降低1.7℃,同时分解放热峰温升高4℃,分解热(ΔH)减少142 J/g。推进剂低温(-40℃)延伸率提高111.9%,高温(50℃)延伸率提高51.3%,高低温最大抗拉强度分别提高0.62 MPa和3.24 MPa。     

激光焊接TC4钛合金组织性能研究

研究激光焊接对TC4钛合金焊缝成形和力学性能的影响,并利用OM、XRD和TEM等手段对焊接接头的显微组织特征进行了分析。结果表明,激光焊接TC4钛合金成形较好,但在焊缝熔合线附近容易产生圆形气孔。焊缝由单一的α′马氏体构成,并呈网篮状分布。热影响区组织为α′马氏体和初始α相。焊缝和热影响区的显微硬度明显高于母材,而焊缝的硬度最高且硬度分布平缓。TC4钛合金焊接接头的室温平均抗拉强度为1126MPa,与母材的抗拉强度相当,延伸率为11.12%,比母材略低,焊接接头均断在母材区域。     

激光选区熔化成形Ti6Al4V合金的热处理组织演变机理

激光选区熔化(SLM)Ti6Al4V成形构件需要通过热处理改善其塑性。为探究该过程中的组织特征和演变机理,研究了Ti6Al4V试样固溶时效热处理(910℃/8 h水冷,750℃/4 h炉冷)前后的微观形貌和力学性能。结果表明:沉积态的马氏体α′相尺寸具有层次结构;热处理相变时初生马氏体α′发生分解,小尺寸马氏体α′转变为β相,随后发生β→(α+β)转变,最后得到α相片层和精细(α+β)相结构均匀分布的组织;热处理后材料抗拉强度达1 055 MPa,延伸率提升至16.2%,均优于典型Ti6Al4V合金拉伸性能。采取的热处理技术对Ti6Al4V组织调控成效显著,满足后续工艺要求,可在激光选区熔化成形双相钛合金中推广应用。     

7715D钛合金无中间层扩散焊接头组织及性能研究

采用无中间层的扩散焊接方法进行7715D钛合金连接,在不同焊接温度、扩散压力、保温时间等参数条件下进行工艺试验,分析工艺参数对接头组织和性能的影响.优选的扩散焊工艺参数为焊接海床1 193 K,扩散压力5 Mpa,保湿时间120 min,其接头抗拉强度可达653MPa.     

固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响

针对铝合金在硝盐槽中固溶热处理存在加热介质不环保、超温爆炸的问题,以2219铝合金不同厚度板材为对象,研究了空气介质加热固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响。探索了其力学性能随固溶处理保温时间的变化规律,并观察了6 mm板材典型的热处理工艺:(535±5)℃/70 min固溶,(165±5)℃/960 min时效,板材显微组织的析出相呈细小弥散状分布,对合金有较好的强化效果。试验获得了不同厚度2219铝合金板材较为理想的固溶处理工艺参数。合金热处理后的力学性能达到了产品的技术指标:抗拉强度R_m≥405 MPa,屈服强度Rp0.2≥286 MPa,延伸率A11.3≥10%。2219铝合金空气介质加热固溶处理工艺技术已替代硝盐介质固溶处理技术,并在运载火箭贮箱结构件中得到成功应用。     

高强度耐候钢焊接热影响区的组织与韧性

通过热模拟实验研究在不同的焊接冷却速度下,两种不同强度级别的09Cu PTiRE耐候钢焊接热影响区的组织和韧性变化;结果表明随着焊后冷却速度减慢,两种级别的09Cu PTiRE耐候钢热影响区组织开始粗化,且贝氏体的含量逐渐减少,铁素体的含量逐渐增加,在相同的冷速下360MPa级09Cu PTiRE耐候钢的组织粗化度比490MPa级09Cu PTiRE耐候钢严重;随着冷却速度减慢,两种级别耐候钢热影响区的冲击韧性由高到低的变化,360MPa级09Cu PTiRE耐候钢热影响区由韧窝断裂转变为准解理断裂;490MPa级09Cu PTiRE耐候钢由韧窝断裂转变为准解理和解理断裂方式。当焊接冷速t8/5≥18s,490MPa级09Cu PTiRE耐候钢热影响区韧性较低,影响因素为热影响区组织的粗化、硫化物夹杂及夹杂物形状不规则等。     

低温变形对2A14铝合金组织性能影响

提出了低温变形与热处理协同的2A14铝合金强韧化新方法,借助透射电镜、扫描电镜、金相显微镜、拉伸试验机等测试手段对比分析了室温和超低温变形工艺对2A14铝合金组织性能的影响。结果显示:与室温变形相比,超低温变形与热处理协同能够大幅提升合金综合力学性能。当超低温变形量达到20%,合金内部位错密度上升,第二相粒子尺寸更小,分布更为均匀,晶粒细化显著,合金综合力学性能达到最高,抗拉强度为474.5 MPa,屈服强度为426.5 MPa,延伸率为11.6%。     

2195铝锂合金热处理工艺研究

对2195铝锂合金的热处理工艺进行了研究。力学性能测试和金相分析结果表明:该合金较理想的热处理制度为固溶处理(510±5)℃/10min,水淬,人工时效(170±5)℃/720min,空冷。热处理后合金的抗拉强度大于等于560MPa,屈服强度大于等于505MPa,伸长率大于等于6%,析出相呈细小弥散分布,对合金的强化效果高。     

冷却速度对TG6钛合金均温区组织性能的影响

通过焊接热模拟试验研究冷却速度对TG6钛合金焊接热模拟均温区组织性能的影响。结果表明:在空冷状态下均温区达到最佳的性能,随着冷却速度的增大,均温区的抗拉强度稍有提高,拉伸延伸率及断面收缩率没有明显变化;冲击韧性空冷达到最大值,水冷稍有下降;显微硬度随冷却速度增大而增加。     

热处理对TA15钛合金电子束焊接接头力学性能和微观组织的影响

TA15钛合金电子束焊接接头脆性较大,疲劳性能较差。为了解决这些问题,研究了退火热处理对TA15钛合金焊接接头力学性能和组织的影响。结果表明,热处理可以在不影响接头强度的情况下改善接头的塑性,提高接头的疲劳性能。电子束焊接接头经过650℃+2h退火处理后抗拉强度和截面收缩率都达到了最佳状态。     

热处理工艺对2A70铝合金自由锻件力学性能的影响

研究了不同热处理工艺参数对2A70铝合金自由锻件力学性能的影响。首先采用正交试验分析了各因素对两个目标值(抗拉强度、延伸率)的影响;然后利用极差分析方法分析试验结果,指出各个因素对力学性能影响的主次顺序,并确定最优的热处理生产条件。试验结果表明:通过锻件锻后增加退火处理、适当提高固溶温度和选用合适的时效保温时间,该合金的力学性能得到了较大的改善,在保证抗拉强度大于等于375MPa要求的同时,延伸率由4%提高到了8.5%。     

SiCw/6061A1激光焊规范参数对接头强度的影响

碳化硅晶须增强铝复合材料具有高比强度、比刚度、耐高温等优点,其可焊性较差,但采用激光焊接方法,用合适的焊接规范,可得到外观及性能良好的焊接接头。激光焊的功率和保护气体对焊接接头强度影响很大,功率过小时,未焊透会使接头强度降低,功率过大将使SiC烧损严重且有氧化物、硅块等夹杂,使接头强度降低。对于厚度为2mm的对接缝,比较合适的功率为190W左右,此时脉冲频率30Hz、胀冲宽度7ms、焊接速度5mm/s,保护气体氮或氩的效果无差异,为降低成本,在SiGw/6061A1激光焊时建议用氮气保护。焊接接头强度可达142MPa,相当于母材强度的53％。为进一步提高焊接接头强度,加大保护气体流量,使用某些含脱氧剂的填料或加入Si粉等等应是合理途径。     

固体推进剂宽温-气体围压试验系统设计与试验

针对固体推进剂常压条件下力学性能满足要求,而发动机药柱结构完整性破坏频发的难题,研制了固体推进剂宽温-气体围压试验系统,对某HTPB推进剂进行了不同环境压力、温度和拉伸速率下的定速拉伸试验,获得了环境压力、温度和拉伸速率对推进剂应力-应变曲线的影响规律。研究表明,围压环境下推进剂应力-应变曲线没有明显的"脱湿"点,推进剂的抗拉强度明显提高;快速拉伸条件下,围压环境极大地降低了推进剂的延伸率,23℃常温8 MPa围压环境1000mm/min拉伸速率条件下推进剂最大延伸率相对常压条件降低45%;低温围压快速拉伸条件下推进剂的力学性能最为恶劣,-50℃低温8 MPa围压环境500 mm/min拉伸速率条件下推进剂最大延伸率降至11%。相关方法和结论可为固体发动机精细结构完整性分析和贮存寿命预估提供参考。