7075/6061铝合金TIG焊搭接接头疲劳性能评估

对7075/6061铝合金TIG角焊缝搭接试件进行恒幅疲劳测试,根据热点应力法与临界距离法细节分别建立有限元应力应变分析模型,在模型中提取最大主应力变化范围进行分析。基于有限元应力应变分析结果并结合IIW推荐的S-N曲线估算不同载荷下焊缝接头的疲劳寿命。结果表明:试件主要在7075侧焊趾处断裂,而有限元模型中最大应力应变集中部位均位于7075侧焊趾,两者基本一致。预测寿命与实际寿命对比可知,在低周疲劳范围内热点应力法在进行板厚修正的基础上可较好地预测TIG焊件的疲劳寿命,且预测结果误差均在2个因子范围内。临界距离法中点法和线法均能对热点应力进行预测,其中点法预测精度更高,线法预测精度稍差。

背面焊缝激光重熔处理对Ti/Al高速FA-MIG焊接头组织性能的影响

针对钛/铝单面高速超威弧熔化极氩弧焊(FA-MIG)熔钎焊界面组织性能差异大的问题,采用激光对TC4钛/5A06铝FA-MIG焊接头的背面焊缝进行重熔处理,以改善Ti/Al界面显微组织的差异性,提高接头的力学性能。通过不同工艺下接头组织性能的对比分析,研究激光向铝侧偏移量d、激光功率q和焊接速率v对接头组织性能的影响。结果表明,d、q和v对接头组织性能具有重要影响;在d=2 mm,q=1.3 kW,v=5 mm·s^(-1)条件下,经重熔处理的接头根部TiAl3界面反应层明显增厚,接头厚度方向Ti/Al界面显微组织差异明显降低;接头抗拉强度超过280 MPa,比未经处理的接头提高了约20%;拉伸断口呈塑性+脆性混合型断裂。

GH4169/BNi-7钎焊接头的显微组织、力学性能和腐蚀行为

采用BNi-7箔带钎料实现了GH4169合金的钎焊连接。钎焊接头可分为扩散影响区(DAZ)、等温凝固区(ISZ)以及非等温凝固区(ASZ)。ISZ主要由镍基固溶体组成;ASZ由γ(Ni)+Ni 3P共晶组织和Ni-Cr-P金属间化合物组成。接头典型显微组织为GH4169/γ(Ni)/γ(Ni)+Ni 3P+Ni-Cr-P/γ(Ni)/GH4169。在连接过程中,钎焊温度的升高有利于元素的扩散,导致镍基固溶体的体积分数逐渐增加,而脆性相的体积分数逐渐减少,有利于提高接头强度,当钎焊温度为1020℃时,接头具有最高的剪切强度,为161.35 MPa。接头的断裂方式均为脆性断裂,断裂路径位于ASZ。对接头进行电化学测试,ISZ作为阳极并产生明显的腐蚀沟槽,而基体和ASZ作为阴极被保护。相比于母材,焊接后接头的耐腐蚀性能和钝化膜稳定性均明显降低。钎焊温度的升高导致抗腐蚀元素Cr、Mo的扩散更充分,接头的组织更均匀,因此提升了接头的耐腐蚀性能及钝化膜的稳定性。

AlN/Cu钎焊接头残余应力的数值模拟研究

氮化铝(AlN)陶瓷可用于高压大功率绝缘栅双极型功率管(IGBT)的封装,并以表面覆铜(Cu)的方式实现散热功能。但AlN和Cu存在巨大的物性差异,易在连接中残留较大的残余应力。针对AlN/Cu钎焊接头的残余应力进行有限元数值模拟研究,探究压力载荷、冷却速度以及钎料厚度对接头残余应力的影响规律。结果表明,在所研究的范围内,AlN/Cu钎焊接头中最大轴向应力均出现在AlN陶瓷棱边靠近钎料金属层处,最大剪切应力则出现在靠近外侧边的AlN陶瓷与钎料金属层界面处。压力载荷降低、冷却速度加快和钎料层厚度增加均会增大最大轴向应力和剪切应力,但应力分布较为一致。本研究可为大功率IGBT覆Cu AlN陶瓷基板的高可靠性封装提供理论指导。

金属U-E密封结构重复使用性能数值分析

液体火箭发动机金属密封结构工作在严苛的力热耦合环境中,其循环应力-应变行为和棘轮应变累积效应会显著影响密封环的回弹能力和疲劳寿命。基于统一黏塑性理论对其循环使用过程进行数值研究,采用Chaboche非线性随动硬化和饱和型各向同性硬化模型共同描述密封环基体材料的循环力学行为,分析了密封环经历8次循环使用过程中主副密封唇宏观接触合力的演化规律和局部塑性应变累积部位的损伤进程。结果表明:副密封经历循环力热载荷作用后,由于叠加了显著的棘轮应变,残余塑性应变和累积塑性应变远高于主密封,导致其回弹能力衰减快于主密封且疲劳寿命短于主密封,在重复使用过程中不能发挥冗余设计作用。此外,提高的介质压力和预紧力不足均会导致塑性应变的加速累积,进而影响密封环的循环压缩回弹性能和疲劳寿命,应在装配过程中注意控制预紧力。

2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织与性能分析

对2219铝合金进行了双轴肩搅拌摩擦焊工艺试验,详细分析了焊缝成型、接头组织形态及力学性能。结果表明:2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊缝正反面成型美观,内部无缺陷,几乎无焊缝减薄。接头宏观形貌呈典型的"哑铃型",焊缝上下表面宽,中间略窄。从显微组织角度看,接头的焊核区、热机影响区、热影响区等组织特征与常规搅拌摩擦焊相似。双轴肩搅拌摩擦焊接头显微硬度分布趋势与常规搅拌摩擦焊接头相似,均为典型的"W"型,但双轴肩搅拌摩擦焊接头不存在各层异性。接头力学性能试验表明:双轴肩搅拌摩擦焊接头抗拉强度达到了318.3 MPa,延伸率为5.5%。接头断口形貌呈典型的韧性断裂。

K403与DZ4高温合金的大间隙钎焊

采用两种含钨钎料N171,N300和Rene'95高温合金粉末对K403与DZ4高温合金的大间隙钎焊工艺进行了研究。试验结果表明,在钎焊接头间隙中预填合适粒度的Rene'95高温合金粉末,可实现K403+DZ4的大间隙钎焊。焊后在较高温度进行较长时间的扩散处理,可明显改善大间隙钎焊接头组织,并防止其焊后固溶处理时发生严重重熔,但为避免高温合金粉被钎料过分溶解,在高温扩散处理前,应先在较低温度进行一定时间的热处理。采用N300钎料、预填Rene'95粉钎焊的K403+DZ4大间隙接头经焊后扩散处理,具有良好的高温力学性能,接头900℃的拉伸强度达铸态K403母材的92%,980℃/126MPa条件下持久寿命为135h;再经固溶处理后,接头900℃的拉伸强度超过铸态K403母材水平(677MPa),持久寿命也略有提高。

DD3单晶合金瞬间过渡液相扩散焊接头组织与性能

采用粉状中间层合金D1P和非晶态箔状中间层合金D1F对镍基单晶高温合金DD3进行了TLP扩散焊,并对接头组织与性能进行了分析研究。试验结果表明,D1P粉状中间层合金TLP扩散焊接头中存在明显的组织不均匀现象,经过高温长时间保温才可消除,而采用D1F非晶态箔状中间层合金TLP扩散焊DD3合金更易获得与母材组织一致的接头。在合适的规范下,两种中间层合金扩散焊的DD3合金接头980℃持久强度均达到或超过母材的90%。

飞机壁板先进焊接技术应用现状

整体机加壁板由于其生产效率低、材料利用率低等原因，目前在民用飞机制造中使用越来越少。相对于目前大量使用的铆接壁板而言，焊接壁板具有诸多优点，它不仅能极大地减轻构件的重量，同时具有良好的气密性，并能减少装配工作量，提高生产效率。

2219铝合金搅拌摩擦焊缝匙孔形缺陷修补技术

采用固相填充+搅拌摩擦焊复合工艺进行了2219铝合金搅拌摩擦焊缝匙孔形缺陷的修补,焊后对接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果显示:匙孔修补位置焊接接头焊核区呈现细小的等轴晶,热力影响区组织发生了较大程度的弯曲变形,接头抗拉强度≥335 MPa,延伸率≥8.0%,断裂机理为韧性断裂。

新一代运载火箭2219铝合金配用焊丝研制

文摘针对新一代运载火箭贮箱材料2219铝合金,研制出了适用于常、低温贮箱焊接的焊丝。综合评价结果表明,新研制的焊丝具有良好的制造工艺性能、成分稳定;焊接2219铝合金裂纹敏感性低、气孔敏感性低、焊接工艺性好,接头性能满足指标要求,焊缝组织正常,补焊性能良好,拉伸、冲击均呈韧性断裂特征;接头综合性能优于2A14/BJ-380接头。

飞机制造工业中的搅拌摩擦焊研究

基于成本、重量和连接质量上的显著优越性 ,搅拌摩擦焊作为一项新型的革命性的焊接技术 ,越来越受到飞机制造工业的重视。本文总结了目前飞机制造工业中的搅拌摩擦焊研究 ,并对搅拌摩擦焊的原理、特点等进行了详细阐述。

电子束焊接在航空航天工业中的应用

航空航天工业的发展无疑是新技术、新工艺和新材料研究与应用水平的综合体现,焊接技术作为一种重要的加工方法在飞机发动机及运载火箭制造中始终处于至关重要的地位。焊接技术的进步与发展不仅能给航空航天结构减重,而且还能为其性能的提高提供技术支持。

航天用铝合金/焊丝焊接性研究

针对2A14、2219、2195、2A97、1460铝合金,通过焊接热模拟试验、焊接裂纹敏感性试验和拉伸试验,建立了材料脆性温度区间大小和焊接性的关系及焊丝主成分和焊接性的关系。结果表明,试验合金焊接性从好到差的排列顺序为2219、2A14、1460、2195、2A97。其中2A14、2219铝合金现用焊丝可以满足推进剂贮箱用铝合金焊接性要求。脆性温度区间较小时,焊接性良好,随脆性温度区间增加,焊接性变差;采用满足主成分含量之和为6%的焊丝焊接时,若抗裂性满足要求,则接头延伸率满足要求。

法兰环缝局部真空电子束焊机的研制

对所研制的法兰环缝局部真空电子束焊机作了简要介绍 ,对焊机的微机控制系统和电子枪极坐标行走的控制、二次电子焊缝对中、焊接轨迹的示教再现、真空系统和焊接工艺的微机控制等关键技术作了较为详细的阐述。通过焊接工艺试验 ,用法兰环缝局部真空电子束焊机焊接出了成形良好、焊缝内部质量符合GJB1 71 8—

航空器制造中的焊接技术

近几十年来,飞机、发动机、机载设备的飞速发展推动了焊接技术的发展,不同学科工程技术的借鉴以及焊接技术本身发展的推动,也促使新的焊接技术以及包括焊接技术在内的组合工艺的发展,从而使许多新材料、新结构在航空工业中得到应用。焊接已成为航空制造工程中最重要的连接方法之一。

航空航天焊接结构件应力与变形的预测与控制

焊接是航空航天结构件制造的主要方法之一,焊接结构的应力与变形是构成焊接构件质量的重要因素,是焊接质量控制的重要内容。

IC10合金TLP扩散焊技术

航空科学技术的发展,促使航空发动机性能不断提高,具体体现在航空发动机朝高温、轻量化方向发展.目前用于制造航空发动机热端部件的高温合金无法满足高推比发动机耐温性能的要求,于是开展了Ni3Al基金属间化合物材料等新型高温材料的研究.由于Ni3Al金属间化合物原子的长程有序结构和原子间金属键及共价键共存[1],使其具有熔点高、密度小、抗氧化性好和耐温强度高等特性,在高性能航空发动机中有很好的应用前景.

飞机铝合金搅拌摩擦焊与铆接接头力学性能对比

在搅拌摩擦焊接头与铆接接头力学性能对比试验中,所有试样均在铆接处发生失效断裂,而搅拌摩擦焊焊缝完好无损,这说明搅拌摩擦焊接头静态力学性能明显优于铆接接头,为搅拌摩擦焊代替铆接提供了有力依据。

含钪焊料对2195铝锂合金焊缝组织性能的影响

采用设计的焊丝进行焊接 2 195铝锂合金试验及焊后热处理试验 ,通过对焊态焊缝和热处理后的焊缝的拉伸性能、微观组织分析和研究 ,分析了焊丝中钪的添加 ,在 2 195铝锂合金焊缝形成Al3(Sc1 -xZrx)和Al3Sc强化相 ,可以有效的细化焊缝晶粒 ,改进 2 195合金焊缝的组织结构 ,降低焊接裂纹倾向性 。