功率调制对激光振镜焊接铝合金的影响

为了验证能量分布模式对异种铝合金焊接质量的影响,采用全域功率调制激光振镜焊接系统对6061和5052铝合金进行了对接焊试验.对比了传统激光焊(LW)和两种激光振镜焊接模式(恒功率-CP和梯度功率-GP)对焊缝成形、焊接气孔、显微组织和力学性能的影响.结果表明,光束振荡改善了焊缝成形,GP模式焊缝表面凹陷程度最小;振镜模式下焊缝等轴晶的比例比激光焊增多,其中GP模式焊缝等轴化程度最高,显示出最高的接头强度和熔合区硬度;GP模式焊接时降低了熔池温度梯度,使熔池产生了最大的过冷度和异质形核率,从而提高了焊缝中等轴晶的比例;振镜激光焊接改变了能量分布模式,降低了能量峰值;GP模式下焊缝中心的能量密度高于CP模式,使得焊缝熔合良好.

高频聚能爆炸喷涂工艺研究

为研究高频聚能爆炸喷涂技术在制备WC-12Co耐磨涂层方面的应用,并优化喷涂工艺参数,以获得低孔隙率、高结合强度的涂层。采用高频聚能爆炸喷涂设备在Q235钢基材上制备WC-12Co涂层,并通过正交试验研究氧燃比、填枪比和送粉速度等工艺参数对涂层孔隙率和显微硬度的影响。正交试验结果表明,氧燃比对涂层孔隙率和显微硬度的影响最为显著,其次是送粉速度,填枪比的影响最小。最佳工艺参数为氧燃比5.1,填枪比0.6,送粉速度18.6 g/min,在该工艺条件下制备的涂层孔隙率仅为0.24%,显微硬度达到887 HV0.3。涂层结合强度测试结果显示,结合强度超过76.3 MPa,远高于普通爆炸喷涂技术制备的涂层。高频聚能爆炸喷涂技术制备的WC-12Co涂层具有低孔隙率、高结合强度、高硬度和优异的综合性能,具有广阔的工程应用价值。

电解等离子表面热处理工艺研究

采用电解等离子表面处理技术对3Cr13不锈钢进行表面处理,利用金相组织观察、显微硬度测试等手段探究了不同处理时间下试样的组织变化和硬度分布。研究结果表明,该技术能够在短时间内完成指定区域硬化处理,经电解等离子表面处理后形成球冠状硬化区域,完全硬化区为马氏体组织以及残余奥氏体,晶粒尺寸约为基体尺寸的2~3倍,向深处平滑过渡。不完全硬化区组织为粒状组织,晶粒细化区则为粒状珠光体组织。硬化层最高显微硬度值可达717.9 HV0.1,硬化层深度可达7.5 mm以上,其中500 HV0.1以上硬化层深度>3 mm。处理时间的增加能够提升最高硬度值以及硬化层深度,硬化层深度受时间因素的影响更为明显,500 HV0.1以上硬化层深度由0.4 mm可提升至3.5 mm。

TC4表面脉冲等离子填丝-送粉熔覆WC/Ti组织及强韧性研究

为提升全钛部件表面耐磨及耐冲击性能,以WC颗粒和TC4焊丝作为熔覆材料,采用脉冲等离子填丝-送粉熔覆技术在TC4钛合金表面制备WC/Ti复合层。通过试验获得其中最优WC/Ti的比例,并研究其对熔覆层硬度及强韧性的影响,分析了WC/Ti熔覆层金相组织形貌、显微硬度、冲击韧性、熔覆层与基材结合强度。试验结果表明,通过优化工艺参数,获得表面呈现亮黑色、内部无冶金缺陷的WC/Ti熔覆层,熔覆层主要由WC、TiC、W2C等相组成,在WC颗粒周围产生了以TiC相为主的强化组织。当送丝速率为1.4 m/min,送粉速率为18 g/min时,熔覆层表面硬度达到51.9 HRC,是TC4基材的1.5倍以上。冲击韧性测试结果表明,熔覆层在室温下具有一定的抗冲击性能,侧向冲击吸收功平均值为10.6 J。熔覆层与基材的结合强度达到616.03 MPa,远超工程指标450 MPa。脉冲等离子熔覆技术可以有效制备WC/Ti复合层,提升TC4钛合金表面的耐磨性和冲击韧性。

堆焊技术发展及应用综述

堆焊技术作为制造和再制造的重要技术手段,被广泛应用于装备零件的制造或修复再制造,尤其是通过高质量翻新、延寿等技术手段,大幅削减制造新件带来的资源能源消耗和碳排放。综述了目前电弧堆焊中耐磨堆焊材料和设备发展现状、等离子堆焊及激光熔覆堆焊典型工程应用,简述了采用电弧增材作为数字化堆焊技术的大型构件制造及不规则区域修复再制造的研究发展及典型应用。此外,讨论了堆焊行业技术发展对高端堆焊材料、堆焊全周期理论研究和控制系统集成化的需求,为堆焊技术的研究技术改进和应用提供一定的参考。

钛合金激光焊研究现状与展望

钛合金具有比强度高、高温下耐腐蚀性能优异、电化学相容性优良等优点,在航空航天、石油化工、生物医药等领域获得大量应用。对于钛合金的焊接以电子束焊、等离子弧焊、钨极氩弧焊、激光焊等焊接方法为主。激光焊具有能量密度大、焊接变形小、焊接热影响区小、单道焊接熔深大、不需要真空条件等优点,在钛合金焊接领域具有广阔的发展前景。国内外相关学者针对钛合金激光焊接技术开展了大量研究,也取得了大量研究成果。通过对这些研究成果和研究进展进行总结,可以进一步促进对钛合金激光焊的研究。本文从钛合金薄板激光焊、钛合金厚板激光焊、钛合金激光复合焊、钛合金活性激光焊、钛合金异种材料激光焊五个方面总结了钛合金激光焊最新的研究进展和取得的成果,指出当前研究存在的问题,并对未来的研发方向进行了展望。

铝合金激光-MIG复合焊研究现状与展望

铝合金具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性及较高的比强度,在航空航天、轨道客车、汽车工业、船舶制造等领域都得到了广泛应用。激光焊具有能量密度高、焊接熔深大、焊接速度快、焊接变形小等优点,但同时也存在对装配精度要求高、易产生焊接气孔、激光能量利用率低、设备使用及维护成本高的问题。激光焊用于铝合金焊接时焊接气孔问题尤其严重,还存在接头软化等问题。为了解决铝合金激光焊接存在的问题,国内外焊接工作者针对铝合金激光-MIG复合焊技术开展了大量研究。通过对近几年最新的研究成果进行总结,可以进一步加强对该焊接技术的研究,促进该焊接方法在工业生产中的应用。本文针对铝合金激光-MIG复合焊,从薄板焊接、厚板焊接、异种金属焊接、辅助焊接、焊接气孔等几方面总结了铝合金激光-MIG复合焊的最新研究进展和研究成果,并基于当前的研究现状提出存在的问题和展望未来的发展方向。

基于激光视觉检测的焊缝轨迹离线规划

在实际焊接过程中,由于电弧弧光、飞溅等强烈的干扰,导致激光视觉检测特征点发生漂移,信息提取失败。为避免大电流CO_(2)气体保护焊接过程中强弧光和飞溅的干扰,采用了离线视觉测量方法对待焊工件进行检测,将得到的图片进行形态学组合滤波和欧式距离场变换处理,利用差分法提取出坡口位置信息,最后采用分组求平均和插值法得到完整的焊接轨迹数据,将焊接轨迹数据传输至下位机实施自动焊接,最终得到了成形均匀,无气孔、咬边等缺陷的焊缝。

大厚度12Cr12Mo不锈钢电子束焊接接头显微组织及性能不均匀性

12Cr12Mo不锈钢是航汽轮机静叶环的重要材料,厚板12Cr12Mo不锈钢焊接接头会出现显微组织和性能不均匀性问题。本实验采用电子束焊接制备厚板12Cr12Mo不锈钢对接接头,对接头进行组织和力学性能研究。结果表明:焊接接头沿着熔深方向产生了组织和性能的不均匀性,焊缝区中主要为淬火马氏体,热影响区为马氏体和回火索氏体的混合组织,母材区为回火索氏体。焊缝区和热影响区的大角度晶界含量都随着熔深的增加而减小,焊缝区的晶粒尺寸随着熔深的增加而减小;热影响区不同厚度位置的晶粒尺寸相同,但小于焊缝区和母材晶粒尺寸。随着焊缝接头熔深的增加,拉伸强度和硬度逐渐增加,但延伸率不断降低,分层拉伸试样断裂位置出现在焊缝区,拉伸断口的韧窝随熔深的增加逐渐变小和变浅,焊缝不同区域的热输入和冷却速度引起组织演变不同是导致组织和力学性能不均匀性的主要原因。

某燃气轮机涡轮动叶片腐蚀疲劳失效分析

针对某燃气轮机涡轮第1级动叶叶身表面涂层剥落及尾缘转接R处产生疲劳裂纹的现象进行了失效分析,并对失效机理进行探讨。首先,对失效叶片开展了理化检查,包括外观检查、化学成分分析及显微组织分析;然后模拟了机组运行时涡轮叶片的温度场和应力场分布。研究结果表明:重油中的S和V燃烧后产生硫酸盐和钒酸盐,局部高温促使其加速穿过陶瓷隔热层中的空隙并产生反应,从而使涂层出现脱落;温度场计算获得的局部高温区域与涂层剥落区域吻合;叶片应力模拟计算结果显示尾缘应力水平较高,频繁的启停使尾缘转接R处产生疲劳裂纹。基于研究结果,得出此次叶片失效的主要原因是腐蚀疲劳失效,并对涡轮叶片使用提出了合理的建议。

热处理对静轴肩搅拌摩擦增材制造2024铝合金组织的影响

采用静轴肩搅拌摩擦增材制造方法制备了2024铝合金增材块体,对块体进行了后续热处理,用OM观察了显微组织,用XRD及TEM分析了第二相含量及形貌特征。结合显微硬度,分析了热处理对增材块体组织及性能的影响。结果表明:增材态块体组织为再结晶的细小等轴晶,沿增材厚度方向由底部向顶部晶粒尺寸逐渐减小,第二相含量逐渐增多,显微硬度逐渐增大,最大硬度值为99 HV,平均硬度值为86.5 HV。经热处理后,增材块体中重新析出大量S′相,析出过程为α(Al)→S′(Al_(2)CuMg);第二相呈棒状和椭球状,弥散分布于α(Al)基体中,新析出的S′相与基体呈共格关系;增材块体的显微硬度明显增大,且沿厚度方向分布均匀,平均硬度值达135 HV。显微硬度明显增大的原因是热处理使增材块体中析出了细小的第二相,产生了第二相强化。

搅拌摩擦通道挤压制备碳纳米管增强7075铝基复合材料

搅拌摩擦通道挤压是作者基于搅拌摩擦焊接和等通道转角挤压提出的一种固相状态制备金属基复合材料的新方法。采用搅拌摩擦通道挤压方法,通过添加不同体积分数的碳纳米管(CNTs)(0%、2%和4%),制备了碳纳米管增强7075铝合金基复合材料(CNTs/Al-7075)。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察并分析了CNTs在Al-7075基体中的分布特征,以及复合材料的细晶组织和第二相颗粒特征。采用固溶和时效处理改善CNTs/Al-7075复合材料的组织和力学性能。结果表明,采用搅拌摩擦通道挤压方法可以制备CNTs分布均匀的CNTs/Al-7075复合材料,实现7075铝合金基体晶粒细化,通过引入CNTs增强相可获得更为细小的晶粒组织。随着CNTs体积分数增加,CNTs/Al-7075复合材料的晶粒更加细化。固溶和时效处理改善了搅拌摩擦通道挤压制备的7075铝合金和CNTs/Al-7075复合材料的第二相析出行为,使材料的显微硬度得到提高。CNTs/Al-7075复合材料的强化机制综合了细晶强化、位错强化、载荷传递和第二相强化,其中以第二相强化为主。

界面互锁复合Zn层对厚板铝/镁FSW界面组织及力学性能的影响

对于铝/镁搅拌摩擦焊(FSW)接头,当母材厚度过大时,容易沿界面形成较厚的脆硬金属间化合物(IMCs),导致接头成形极其困难。本研究创新地采用界面互锁复合Zn层,研究了厚板铝/镁FSW接头界面IMCs演变和接头性能变化规律,为后续实现铝/镁FSW接头的高强度连接提供了理论及实践依据。结果表明,斜对接接头镁侧界面上部生成了平均厚度为69.7μm的低熔点共晶层(Mg+Al_(12)Mg_(17)),中部和下部生成了平均厚度为42.7和21.2μm的IMCs,该IMCs层由Al_(12)Mg_(17)和Al_(3)Mg_(2)组成。相比于斜对接接头,当采用界面互锁复合Zn层时,界面局部位置生成了Al-Mg-Zn相(Al_(5)Mg_(11)Zn_(4))和Mg-Zn相(MgZn_(2)、Mg_(2)Zn_(3))替代了原有的Al-Mg IMCs,最小IMCs厚度仅为3.9μm。拉伸结果表明,接头抗拉强度由斜对接接头的2.7 MPa提高至界面互锁复合Zn层接头的32.3 MPa,这与界面互锁效应和IMCs厚度减薄有关。