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。     

铝/镁基水反应金属燃料的燃烧特性研究

为了探索在水冲压发动机中高金属含量铝/镁合金水反应金属燃料的稳态燃烧,开展了其一次燃烧和二次燃烧实验研究,其中铝/镁合金含量达到80%。采用氧弹量热仪收集一次燃烧固相产物,并将一次燃烧固相产物置于水蒸气高温管式炉中模拟二次燃烧。采用TGA对铝、镁和铝/镁合金进行了热性能分析,并采用XRD,SEM及化学分析方法对铝/镁合金和推进剂的一、二次燃烧固相产物进行了表征。结果表明,铝/镁合金的启动氧化温度530℃优于镁的600℃,铝/镁合金在第二阶段的氧化性能优于铝的。铝/镁合金为Mg17Al12,一次燃烧固相产物中主要存在Mg Al,Mg2Al3,Mg Al2等合金相和Mg O,在二次燃烧的固相产物中有Mg O,Al和Al2Mg O4,其中剩余Al的含量随着管式炉温度增大先增大后减小。分析认为铝/镁合金在燃烧过程中镁先行发生了反应,而后其中的铝才发生反应。     

添加钛箔镁/铝异种金属激光焊接研究

提出镁上/铝下搭接、镁/铝层间添加Ti箔的激光焊接技术,对AZ31镁合金和6061铝合金进行焊接,研究钛箔–激光作用下镁/铝接头的组织与性能。结果表明,在激光焊接工艺条件下,添加Ti箔可实现镁/铝有效连接,镁/铝接头的剪切强度（线强度）达到58 N/mm,熔池形貌由未添加Ti箔时的“V”型转变成添加Ti箔时的“酒杯状”。随着Ti箔厚度的增加,镁/铝接头的熔池深度增加,靠近铝侧基体的Ti箔部分熔化,Ti元素分布在熔池内部,生成Ti3Al化合物;添加Ti箔抑制镁液和铝液直接接触,避免Mg、Al反应生成脆性Mg/Al化合物,添加Ti箔起到一定的阻隔效果,但Ti箔的导热系数较低,离激光热源较远,Ti箔熔化不完全,Ti箔与母材基体的结合有待提高。     

镁合金在卫星铝蜂窝夹层结构板中的应用

为满足卫星轻量化的要求,选用轻质合金替代卫星铝蜂窝夹层结构板中的铝合金埋件.对比铝-铝、碳/环氧-镁和铝-镁的剪切试验和拉脱试验的试验结果,结合卫星铝蜂窝夹层结构板的结构特点,分析镁合金埋件替代铝合金埋件的可行性.     

石墨烯增强铝基复合材料制备技术及强化机制研究进展

具有二维平面结构和优异综合性能的石墨烯已成为铝基复合材料制备的理想增强体之一。本文主要介绍了液态成形法、粉末成形法和复合加工工艺等三大类石墨烯增强铝基复合材料制备技术。通过对不同类型制备技术的原理分析，结合石墨烯增强铝基复合材料的四种强化机制，总结出石墨烯增强铝基复合材料的发展方向应以复合材料的基础理论研究、制备技术的突破和大规模的工业化应用为主。     

镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望

介绍了高性能镁合金的研究现状,重点介绍了高强铸造镁合金、高强变形镁合金、高阻尼镁合金和高温镁合金,以及镁合金的固态成形、液态成形中的先进成形技术和其他新型制备技术。综述了镁合金在航空航天领域的研究应用现状与进展,包括镁合金在航空发动机、飞机和航天飞行器等方面的应用。最后,展望了镁合金在航空航天领域的发展趋势。     

浅谈几种典型镁合金激光表面改性技术

镁合金具有密度小,比强度高和生物相容性好等优点,然而,表面性能不佳限制了其进一步应用。通过表面改性技术提高镁合金的耐腐蚀性和耐磨性可扩展镁合金的应用范围。激光技术在镁合金的表面改性中效果显著,得到广泛应用。主要介绍激光熔凝、纹理化和熔覆等几种典型镁合金表面改性技术,从激光–合金相互作用、微观组织结构的演变规律出发,分析表面性能增强机理。     

耐腐蚀镁合金的成分设计方法研究进展

镁合金因其密度低,轻量化效果明显,矿产资源丰富,在航空航天等领域得到了广泛的应用,成为“21世纪新型绿色材料”。但镁的电化学活性强,耐腐蚀性能差,一直限制着镁合金的大规模应用。目前,探索镁合金的腐蚀机理,设计新型耐蚀镁合金的成分已经引起人们的广泛关注。本文以耐腐蚀镁合金的成分设计方法研究进展为题进行了讨论,主要阐述了镁的腐蚀反应机理和异常析氢现象等镁合金腐蚀机制,以及电偶腐蚀、点蚀、丝状腐蚀、应力腐蚀等腐蚀类型,并总结了不同合金元素对镁合金耐腐蚀性能的影响。重点概述了第一性原理模型、分子动力学以及X射线计算机断层扫描技术（X-CT）在镁合金腐蚀方面的应用,期望能够为耐腐蚀镁合金的成分设计提供帮助。     

AZ31镁合金板热成形中的屈服和损伤:本构实现与数值分析

为了准确预测各向异性镁合金板的成形质量,将改进的GTN损伤模型与各向异性拉压不对称的CPB06屈服本构耦合,并考虑了屈服面形状随塑性应变累积的变化,得到了考虑本构参数随塑性应变演化的各向异性屈服CPB06-GTN损伤模型。基于该模型,在ABAQUS/Explict中编译得到了相应的VUMAT子程序,采用单个单元进行了单轴拉伸和压缩模拟,并通过与实验一致性对比验证了子程序的正确性。使用子程序不仅能够模拟镁合金的各向异性屈服及其不规则的硬化,同时也能够模拟镁合金的损伤破坏。此外,采用编写的子程序进行了热拉深成形的数值模拟,模拟预测与实验结果对比表明,采用各向异性损伤模型的计算结果能够准确预测镁合金的变形及其损伤破坏,模拟结果与实验数据吻合;采用合适的压边力和成形的温度条件及非等温成形方法能够提高镁合金的成形性。     

1420铝锂合金典型构件超塑成形研究

采用超塑成形工艺制备了1420铝锂合金盒形结构试验件.通过有限元模拟及微观组织观察,分析了温度对1420铝锂合金超塑性的影响,超塑成形后试验件的壁厚分布及材料的超塑成形断裂机制.结果表明:有限元模拟能够很好地预测超塑成形后试验件的壁厚分布;当成形温度为520℃时,1420铝锂合金表现出良好的超塑性变形能力;在超塑成形过程中,随着变形量的增加,材料内部空洞的交连和聚合是导致1420铝锂合金最终破坏的主要机制.     

小波变换在爆炸焊接复合板超声检测中的应用

在传统超声波检测的基础上,利用小波变换将超声检测回波信号分解成不同频带上的信号成分,通过分析这些不同频带上的焊接界面回波和底面回波,结合爆炸焊接复合板不同结合界面对超声波传播的影响,检测出爆炸复合板界面的结合形态.钢钛爆炸焊接复合板的实验室检测结果表明,该方法具有检测方便、检测周期短和不破坏材料整体性的优点.     

镁合金微弧氧化膜的相结构研究

针对镁合金微弧氧化膜层,对其相组成和品粒尺寸随工艺参数的变化规律进行了定件和定量分析,并考察了相组成对膜层耐蚀性能的影响.结果表明:不同工艺参数条件下制备的微弧氧化膜层均由镁铝尖晶石和方镁石两相组成,但两相的含量差别很大.当这两相含量的比值在0.6～1.0范围内时,膜层的耐蚀性明显提高.不同时间内制备的膜层中MgAl2O3晶粒尺寸都在40～50nm的范围内,随着氧化时间的增加,晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势.     

镁合金热介质内高压成形装置及管材成形性能

介绍了镁合金热介质内高压成形装置的基本组成和原理,阐述了镁合金管材内高压成形性能测试方法,并将该方法应用于AZ31B镁合金管材热成形性能评定.所建立的热介质内高压成形装置最高加热温度为315℃.压力为100 MPa,可实现高压热介质的传输和密封、成形件温度和加载曲线控制等.综合分析温度对总延伸率、均匀延伸率和n值等性能参数的影响,所采用的AZ31B镁合金管材的最佳成形温度在150～200℃之间.另外,分流模挤压管材的焊缝性能对内高压成形性能也有重要影响.     

铝-6%镁合金超塑性研究

本文介绍了铝-6%镁合金超塑性研究的情况。通过对工业铝合金LF6进行材料细化处理,使其具有超塑性,并研究了对超塑变形有影响的各种因素,经测试获得了与超塑性有关的各种参数。另外对该材料变形过程中的微观结构如晶粒度、位错、空洞、晶界滑移及其变化规律也进行了初步研究。在成形方面制作了四种不同形状的零件,质量均很理想。     

刘黎明焊接技术专家

您带领科研团队经过多年的研究,多项科研成果达到国际领先水平,请您与我们分享一下这些科研成果. 刘黎明:我们科研团队近年来围绕低能耗、低污染绿色焊接制造技术、材料及装备开展了系列研究,目前已研制出激光一电弧及激光一多电弧及电弧一电弧等系列低能耗复合焊接技术及装备,实现了包括钛合金、铝合金及高强钢等多种金属材料的优质高效连接,并在航空航天及船舶制造领域得到推广应用;开发出具有低污染的镁合金焊接材料,显著减少镁合金焊接烟尘,实现了镁合金高性能绿色焊接制造;通过对异质焊接界面反应过程进行精确控制,实现了镁/铝、镁/钢等异质材料的良好连接,为促进轻质合金构件在汽车、飞机装备中应用起到了积极的推动作用.     

超高强韧稀土镁合金直筒段锻造成形工艺

基于航天型号对超高强韧稀土镁合金构件产品的迫切需求,本文以航天器中的直筒段产品为研究对象,采用近等温锻造挤压成形工艺技术,开展VW84M高强韧稀土镁合金材料的锻造工艺性能研究,分析了直筒段的工艺结构特点,制定了直筒段的锻造成形工艺,通过三维建模、数值模拟技术和成形工艺试验,研究了直筒段的成形过程,分析了坯料的金属流动、温度变化特点,并通过成形工艺试验试制出锻件产品。结果表明,VW84M稀土镁合金在440 ℃的锻造温度时,在合适的挤压速度下具备良好的塑性成形性能,该材料具备实际工程应用能力;数值模拟得到的挤压载荷为64.72 MN,实际挤压载荷为60 MN,相差7.8 %,数值模拟结果与工程试验有较高的结合度;工艺试验得到的直筒锻产品,切、轴向力学性能指标优于预期,抗拉强度不小于340 MPa、屈服强度不小于210 MPa、延伸率不小于6 %的指标值。直筒段产品金属流线分布较为均匀,切向力学性能优于轴向。     

柱状晶结构热障涂层的沉积生长和织构研究

等离子体–物理气相沉积(PS–PVD)技术融合了等离子体喷涂(PS)和电子束–物理气相沉积(EB–PVD)的优点,沉积效率高、成本相对较低和可制备柱状晶结构涂层。因此,PS–PVD在制备先进发动机热障涂层(TBCs)上备受关注。利用PS–PVD工艺制备了多种结构的氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)TBCs,采用场发射扫描电镜(FE–SEM)和电子背散射衍射(EBSD)观察和分析涂层微结构与晶体织构特征。试验表明:制备的YSZ涂层为柱状晶结构,在同一喷涂距离处,沿喷涂斑点中心向外围过渡区域,柱状晶端面由四棱锥结构向菜花状结构转变,单柱状晶具有一定的晶体取向,但不同的柱状晶具有不同的结晶取向,制备态陶瓷层整体未呈现明显的择优取向和应力集中。     

热挤压及后续热处理对AZ91镁合金微观组织和力学性能的影响

作为一种轻质工程结构材料,镁合金在汽车工业中的应用越来越广泛,如何安全使用镁合金已受到人们的普遍关注.以工程上广泛应用的AZ91镁合金为研究材料,探讨了热挤压以及后续热处理所引起的AZ91镁合金的微观组织演化,确定了不同加工处理状态的AZ91镁合金在不同实验温度下的抗拉强度σb、屈服强度σ0.2和断裂延伸率δ.     

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。     

激光熔化沉积快速成形TC4钛合金的焊接性能

为了探索激光熔化沉积快速成形技术制备TC4钛合金的焊接性能,分别采用电子束焊、激光焊两种方法制备接头试样,并借助金相、硬度试验等方法获得接头力学性能、显微组织及硬度。结果表明:两种焊接方法得到的接头抗拉强度最高达953 MPa,焊接系数均0.9;激光和电子束焊接焊缝为网篮状α'相马氏体组织,热影响区为α相和针状马氏体组织组成。激光熔化沉积快速成形TC4钛合金和传统工艺制造的TC4钛合金在焊接特性方面表现相当。