铝/铜蓝-红激光复合焊接头组织及性能

为实现动力电池的高效可靠焊接,文中采用蓝-红复合激光进行了1050 Al/T2 Cu搭接焊,分析了激光功率对接头显微组织、相分布、力学性能及导电性能的影响规律.结果表明,铝/铜搭接接头焊缝表面平整,截面呈现T形,PB(蓝光功率)保持300 W,PR(红光功率)在700~1400 W区间内增加,铜侧熔深由60μm增大到1000μm,在PR=800 W时实现良好的冶金结合.焊缝组织由Al固溶体、Al-Cu共晶相和Al_(2)Cu金属间化合物组成,随激光功率增大,焊缝局部出现Al_(4)Cu_(9)相,边缘出现AlCu,Al_(4)Cu_(9)和AlCu_(3)相.在PR=800 W下抗剪强度达到最高108.6 MPa,接触电阻达到最小94μΩ,裂纹由两极交界处Al_(2)Cu区域萌生,沿焊缝边缘由外层Al_(2)Cu区扩展到底部Al固溶体和Al-Cu共晶区交界处,断裂形式为解理断裂.

电脉冲轧制6061Al电热耦合模型及电弧加热机理分析

通过COMSOL Multiphysics仿真软件模拟高频脉冲电流激励时两板间界面处电弧的产生。讨论了在高频脉冲电流激励下,两块具有一定角度的金属板在电脉冲辅助轧制过程中界面处产生电弧的条件,并结合电磁学分析了电弧的形成机理。结果表明,在电脉冲辅助轧制过程中,除了焦耳加热外,还存在电弧加热现象,当加载300 A电流和10 kHz频率时,可以产生电弧并使两块铝板结合形成焊点。随着电流的增加,电弧温度和电势差也相应增加。在800 A电流下,电弧温度可达4 210 K,电势差可达54.5 V,已达到电弧形成的条件,但产生的电弧并不稳定。电弧的存在不仅瞬间加热了板材,提高了界面结合强度,而且在电弧力的作用下更容易形成波纹界面。模拟结果显示,加载800 A电流下可以产生超过4 000 K的电弧,并且在第一个脉冲周期内形成;并拟合了电弧产生的热源方程;为电脉冲辅助轧制研究提供了新思路。

基于Al_(2)O_(3)/环氧树脂复合材料的盆式绝缘子在役态裂纹萌生及失效断裂机制研究

本文首先总结了近年盆式绝缘子失效破坏的一般规律和特征,然后截取典型失效区域试样,分析基体微观组织形貌和失效断口的形貌特征,最后采用纳米压痕力学技术对复合材料异质界面微观力学性能进行表征分析,阐释基于Al_(2)O_(3)/环氧树脂复合材料的裂纹萌生及失效断裂机制。结果表明:环氧树脂基体的断裂韧性值约为0.55 MPa·m^(1/2),在载荷作用下裂纹从环氧树脂基体中萌生,并不断扩展,当遇到高强度的Al_(2)O_(3)颗粒时因受阻而发生偏转,并沿着颗粒与基体的界面快速扩展。

热处理温度对0Cr21Al6热轧板材组织结构及性能的影响

为提高热轧态0Cr21A16合金板材的组织均匀性和塑性,以改善其高温性能及冷加工特性,分析研究了不同温度的热处理试验及组织性能。采用光学显微镜、X射线衍射仪、Gleeble高温热拉伸实验、扫描电镜和纳米压痕仪等研究了热处理前后0Cr21Al6合金板材的显微组织和力学性能。结果表明,通过热处理的方式改善0Cr21Al6合金板材的组织均匀性,在960℃保温6 min 40 s后快速冷却,晶粒平均尺寸为42μm,整体的晶粒尺寸相对于940、980、1000、1020℃热处理后较为均匀、细小,硬度和塑性达到最佳匹配,断裂韧度KIC在960℃处理下达到最佳,拥有最佳的综合性能,可有效避免生产过程中材料的脆性断裂问题。另外Gleeble实验显示1000℃以上的热处理温度不再适合于热加工。

基于心脏磁共振晚期钆增强的心肌信号强度异质性对心肌炎患者预后价值的研究

目的 探讨左心室熵在心肌炎患者预后评估中的应用价值。材料与方法 收集自2015年7月至2023年10月山东省立医院临床诊断为心肌炎的患者共56例,分析其临床指标、心脏磁共振参数及左心室熵。根据患者是否发生主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events,MACE)分为预后良好组(42例)和预后不良组(14例);通过受试者工作特征(receiver operator characteristic,ROC)曲线分析评估左心室熵的预测价值,采用生存函数分析(Kaplan-Meier法,K-M)绘制生存曲线,应用Log-rank检验K-M曲线。结果 在随访过程中,14例患者(25.00%)发生MACE,预后不良组患者的左心室熵显著增高(P<0.001)。ROC曲线分析显示,左心室熵的ROC曲线下面积为0.871,敏感度为78.5%,特异度为83.2%。K-M分析显示,左心室熵≥7.805患者的总生存率低于左心室熵<7.805患者(P<0.001)。结论 左心室熵对预测心肌炎患者MACE的发生有一定的参考价值,有助于临床更好地评价心肌炎患者的预后。

700 MPa级磁轭钢疲劳断裂行为表征与断裂评定

对太钢生产的700 MPa级磁轭钢材料疲劳断裂过程进行了表征,采用ABAQUS软件模拟单次循环下试样的应力和应变场分布,同时采用红外热像仪对其疲劳过程的温度变化进行了监控,探究了疲劳过程中的变形行为,通过分析疲劳过程中700 MPa级磁轭钢表面温度演变规律,对疲劳极限进行了快速评定。结果表明,700 MPa级磁轭钢在疲劳过程中应力、应变均集中于标距处,其疲劳过程中的棘轮应变与温度演变规律相似,均分为3个阶段:初始升高阶段、平稳阶段以及最后断裂再次升高阶段。各循环应力下材料表面温度变化规律相同,并随着应力幅值增加,温度变化值增大。根据温度-应力变化关系得到700 MPa级磁轭钢材料的疲劳极限为309 MPa,与疲劳实验误差6%。

生物可降解Zn-Cu合金的组织及其性能研究

在金属可降解骨植入材料中,锌具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能,成为有潜力的骨植入材料。研究采用放电等离子烧结技术制备出Zn-x Cu(x=0、3wt%、6wt%、9wt%)合金材料,对其微观组织、力学性能、腐蚀降解性能和细胞毒性进行研究。结果表明:放电等离子烧结制备的合金结构致密,组织由Zn相和CuZn_(5)相组成。与纯锌相比,铜合金元素的加入,提高了合金的硬度和压缩强度,其中Zn-6Cu力学性能最为优良,压缩强度为238 MPa、硬度为73 HV;合金中CuZn_(5)相作为阴极,Zn基体作为阳极,形成原电池,加速了合金的腐蚀速率,Zn-9Cu的腐蚀速率最高,达到0.061 mm/a;在50%和25%浸提液浓度下,该合金均表现出良好的生物相容性。

镁/铝层状复合板材搅拌摩擦焊焊接行为

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对爆炸焊方法制备的镁/铝层状复合板进行焊接,对不同焊接速度条件下焊接接头的微观组织、物相以及力学性能进行分析。结果表明:镁/铝层状复合板的搅拌摩擦焊焊接接头界面连接效果良好,热机械影响区和热影响区界线不明显,搅拌区内镁、铝交替分布呈条带状,在搅拌区、热机械影响区和热影响区形成了Al_(3)Mg_(2)和Mg_(17)Al_(12)金属间化合物,焊接缺陷主要为界面处金属没有及时填充形成的隧道孔洞;焊接接头横截面硬度呈“W”形分布,搅拌区的硬度从铝侧→界面→镁侧逐渐降低;FSW焊接接头的抗拉强度最大可达94.5 MPa,伸长率为6.7%,断裂机理为金属间化合物的脆性断裂和金属基体镁/铝的韧性断裂。

AgCuTiZr钎料激光钎焊钛/钢连接机理与接头性能

钛和钢广泛应用于“陆海空天”等领域,由于钛与钢的物理化学性能差异,连接界面常形成大量脆性金属间化合物,限制了其广泛应用。在分析钛/钢异种材料焊接的基础上,采用激光钎焊工艺,利用自行研制的AgCuTiZr钎料进行了钛/钢连接实验研究。结果表明,该活性钎料对基体材料润湿性良好,钎焊层组织致密、表面平整;在结合界面处出现了活性元素的扩散,钎焊层中有多物相共存,界面间实现了化学冶金结合;AgCuTiZr活性钎料激光钎焊层具有较高的硬度,达到基体材料的1.5倍,耐磨性与被连接材料45钢/TA2基本一致,抗拉强度达到595 MPa,实现了两种被连接材料的可靠连接。激光热源的显著优点适合于异种金属材料的钎焊连接。

强力错距旋压Al-Zn-Mg-Cu(7075)合金管材的显微组织与力学性能

采用强力错距旋压技术在400℃(HS)和室温(RTS)条件下制备7075铝合金管材,并对其成形过程中的显微组织演变和力学性能变化进行研究。结果表明:经过旋压变形后,7075铝合金管材的晶粒明显细化,并且在400℃下厚度减薄60%和70%(HS-60%和HS-70%)的管材组织以变形组织为主,而厚度减薄85%(HS-85%)的管材组织以再结晶组织为主。此外,HS-85%管材由于动态再结晶和异常晶粒长大的出现,形成了具有弱立方织构的双峰晶粒组织。随着400℃下厚度减薄率从0%增加到85%,管材的屈服强度(YS)和极限抗拉强度(UTS)先增加后降低,而伸长率则先降低后增加。室温厚度减薄85%(RTS-85%)的管材的UTS和YS分别为613.5和567.9 MPa,与HS-85%管材相比,分别提高了33.7%和57.4%,但其伸长率仅为7.3%。

利用低相变点焊条改善焊接接头的疲劳强度

依据奥氏体转变为马氏体时的体积膨胀原理 ,自行研制成功低相变点焊条(LowTransformationTemperatureElectrode ,LTTE)。低相变点焊条的熔敷金属组织为低碳马氏体和残余奥氏体 ,其相变开始点MS 在 140～ 32 5℃之间 ,相应变结束点Tf 在室温附近。在焊接冷却至低温阶段 ,焊缝金属发生马氏体相变 ,相变体积膨胀将会降低焊接热场造成的残余拉伸应力 ,甚至出现残余压缩应力 ,从而提高了焊接接头的疲劳强度。利用所研制的低相变点焊条和普通E5 0 15焊条分别对具有较大焊接残余应力和较大应力集中的纵向角接板焊接接头进行焊接 ,疲劳试验证明 ,前者焊接接头的疲劳强度比后者提高 40 %左右 (在 2× 10 6循环次数下 ) ,疲劳寿命提高 2 5倍。

相变温度对焊接残余应力的影响规律及机理分析

通过对焊缝金属相变温度、相变膨胀应变和焊接接头残余应力的测试 ,分析了相变应力的产生及其对焊接残余应力的影响 ,相变应力不仅能够降低焊缝金属由于热收缩所引起的残余拉伸应力 ,而且在一定的条件下还可以产生残余压缩应力。论述了相变温度对焊接残余应力的影响规律以及获得残余压缩应力的相变温度范围 ,试验证明相变温度在 1 0 0～ 30 0℃范围内 ,焊缝金属可以获得残余压缩应力 ,其中在 1

1Cr18Ni9Ti+Q235复合钢板对接焊缝组织和抗腐蚀性能分析

针对内复合不锈钢焊管制造,采用4种焊接工艺对厚度为3mm+10mm的1Cr18Ni9Ti+Q235复合钢板对接焊缝进行了自动焊接,对焊接接头进行显微组织分析、拉伸、内外弯曲、冲击试验、电化学和晶间腐蚀试验.结果表明,采用TIG焊焊接复层,复层焊缝显微组织为奥氏体加少量铁素体,在1moL/L的盐酸溶液中进行电化学腐蚀试验,其抗电化学腐蚀性能与母材复层相近,无晶间腐蚀现象.基体采用TIG焊的焊接接头,基体焊缝组织为较高强韧性的板条状马氏体,满足力学性能要求.而基体采用SAW焊的焊接接头,基体焊缝力学性能和复层焊缝抗腐蚀性能均不能满足要求.

基于热点应力法的AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定

针对镁合金焊接结构的疲劳性能问题,用热点应力法对10 mm厚的AZ31B镁合金对接接头和纵向非承载十字接头的疲劳强度进行评定,并用国际焊接学会推荐的方法进行数据处理,做出热点应力S-N曲线并与名义应力S-N曲线进行对比。试验分析表明:试验所采用的两种焊接接头用名义应力法评定时疲劳数据分散性较大,相关系数为0.916,试验疲劳级别分别为FAT35和FAT25;用热点应力法评定时疲劳数据分散性明显减小,相关系数为0.957,比前者提高4.48%,两种焊接接头疲劳强度可以用一条S-N曲线表示,试验疲劳级别为FAT33;这两种评定方法的试验疲劳级别都高于按国际焊接学会推荐的m=3得到的疲劳级别,说明选取m=3进行结构设计具有较高的安全系数。

AZ31B镁合金TIG焊焊接接头的疲劳性能

对8mm厚AZ31B镁合金板及其三种TIG焊焊接接头的静载拉伸性能和疲劳性能进行试验研究。试验结果表明AZ31B镁合金母材的静载抗拉强度为245．50MPa，TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的静载抗拉强度分别为193．55MPa、229．89MPa、227．39MPa。脉动循环（r=0）疲劳试验表明，在2×10^6循环次数下，AZ31B镁合金母材的疲劳强度为57．81MPa，为其静载抗拉强度的23．5％。相同循环次数下，AZ31B镁合金TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的疲劳强度为24．60MPa、20．14MPa、17．25MPa，分别为母材疲劳强度的42．6％、34．8％和29．8％。按照国际焊接学会的规范，发现镁合金焊接接头的疲劳级别FAT仅为相应铝合金接头疲劳级别FAT的一半。由此看来，疲劳性能是影响镁合金在承受动态载荷结构中应用的主要因素之一。

AZ31B镁合金电子束焊接接头显微组织及疲劳性能

为了改善镁合金焊接接头的微观组织及其力学性能,采用真空电子束焊接工艺对厚10 mm的AZ31B镁合金板材进行焊接,分析电子束对接接头的显微组织、元素分布和物相组成,检测了电子束对接接头静载拉伸性能和疲劳性能.试验结果表明AZ31B镁合金电子束焊接接头的微观组织和力学性能均得到了改善:焊缝区晶粒明显细化,焊缝区Mg、Zn元素的质量分数分别降低了0.12%和0.28%,Al、Mn元素的质量分数分别增加了0.24%、0.14%,焊缝区为单相α-Mg,无明显的低熔点β-Mg17Al12脆性;焊接接头的抗拉强度为242 MPa,能够达到母材的抗拉强度;在脉动载荷(R=0.1)、2×106循环次数下,其接头的疲劳强度为91 MPa,能达到母材的78.4%.

镁合金材料的应用及其加工成型技术

综合介绍了镁合金材料的基本性能、产品优越性和典型产品的应用 ,着重分析讨论了镁合金材料加工成型技术和存在的问题 ,以及我国镁合金材料研究和应用的发展现状。并就镁合金材料的应用前景、开发潜力和尚需解决的问题等方面进行了探讨。

相变应力及其改善焊接接头的疲劳强度

基于钢铁材料相变体积膨胀的原理,自行研制成功专用低相变点焊条,在自然冷却条件下焊缝金属依靠相变应力可以获得残余压缩应力。利用所研制的低相变点焊条和普通E5015焊条分别对几种典型的接头进行焊接,疲劳试验证明:在2×106循环次数下,前者的焊接接头疲劳强度比后者提高11％～58％。同时还证明焊接接头的应力集中和拘束度越大,疲劳强度的改善效果越加明显。本方法为改善焊接接头的疲劳强度提供了一条新的途径。

提高焊接接头疲劳性能的低相变点焊条焊趾熔修技术

在焊接接头疲劳试验的基础上,首次提出了用于提高焊接接头疲劳性能的低相变点焊条焊趾熔修技术。采用低相变点焊条LTTE和普通焊条E5015,分别对非承载十字接头和纵向环绕角焊缝接头实施焊趾熔修,进行疲劳性能对比,并与该两种形式接头的全LTTE焊缝接头疲劳性能进行比较。结果表明:相对于普通焊条E5015接头,低相变点焊条LTTE焊趾熔修技术可以有效地提高焊接接头的疲劳性能,其疲劳强度达到全LTTE焊缝接头的疲劳强度。这一技术降低了LTTE焊条的使用成本,为低相变点焊条在工程实践中的推广应用提供了一条有效途径。

低相变点焊缝金属接头的焊接残余变形

试验中低相变点焊缝金属的固态相变温度在190℃左右,由于焊缝金属相变体积膨胀使其焊接接头的焊接残余变形降低。利用低相变点焊条LTTE和普通焊条E5015通过V形坡口对接接头和半V形坡口T形接头的角变形以及平板堆焊试验,探讨了焊缝金属固态相变对焊接变形的影响。两种接头角变形试验结果表明,LTTE焊条试件具有较小的角变形,其角变形分别为E5015焊条试件角变形的69.1％和64.3％;LTTE焊条平板堆焊试件出现反变形,在该试验条件下反变形挠度为-1.9mm,而E5015焊条试件的正变形挠度为2 mm。这些试验结果为减小和控制焊接残余变形提供了一条有效的方法。