镁合金焊接技术的研究现状及应用

镁合金在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景, 焊接技术已经成为制约其应用的技术关键。分析了镁合金焊接的主要问题, 介绍了镁合金焊接的研究现状, 综述了镁合金钨极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊、搅拌摩擦焊、惯性摩擦焊、激光焊、电子束焊和电阻点焊的特点, 并对镁合金焊接研究及应用进行了展望。

异种材料真空电子束焊接研究现状分析

真空电子束焊接具有高能量密度、束斑直径和位置精确可控,焊接残余应力小,焊缝无污染等优点,因此,电子束焊接在异种材料连接领域的应用成为近年来研究的热点,并取得了大量的研究成果,部分已经在工业生产中得到了应用.由于电子束焊接属于熔化焊接,因此在异种金属连接中也存在冶金过程带来的困难.文中对异种材料的真空电子束焊接的研究现状进行了分析,对不同类型的异种材料接头真空电子束焊接中存在的问题和解决方法进行了总结,并提出了今后异种材料真空电子束焊接的研究重点.

TiAl/40Cr扩散连接接头的界面结构及相成长

在 1173～ 1373K、0 .3～ 5 .4ks的接合条件下对TiAl金属间化合物与 4 0Cr钢进行了真空扩散连接。采用扫描电镜 (SEM )、电子探针微区成分分析 (EPMA)、X射线衍射分析 (XRD)等方法确定了反应相的种类和界面结构。研究结果表明 ,在 1373K的接合温度下 ,TiAl/ 4 0Cr接头生成了TiC ,Ti3 Al,FeAl和FeAl2 4种反应相 ,形成了 3个反应层 ,界面结构为TiAl/Ti3 Al+FeAl+FeAl2 /TiC/脱碳层 / 4 0Cr钢。界面总反应层的厚度随接合温度和接合时间按抛物线方程成长 ,成长的活化能Q为 2 11.9kJ/mol,成长常数k0 为 4 .6× 10 -5m2 /s。当脆性反应层厚度为 3μm时 ,TiAl/ 4 0Cr钢接头的室温拉伸强度达到 183MPa的最大值。

碳化硅陶瓷和金属铌及不锈钢的扩散接合

研究了碳化硅陶瓷和金属Nb的相反应、显微组织结构和Nb2C、Nb5Si3Cx、NbC及NbSi2的形成过程。分析了反应相对接头强度的影响。试验结果表明，SiC／Nb／SiC、SiC／Nb和SiC／Nb／SUS304接头的剪切强度分别达到了187MPa、100MPa和120MPa。

TiC金属陶瓷/钢钎焊接头的界面结构和连接强度

采用BAg45CuZn钎料对自蔓延高温合成的TiC金属陶瓷与中碳钢进行了真空钎焊连接,利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射等分析手段对接头的界面结构和室温抗剪强度进行了研究。结果表明,利用BAg45CuZn钎料可实现TiC金属陶瓷与中碳钢的连接;接头的界面结构为TiC金属陶瓷/(Cu,N i)固溶体/Ag基固溶体+Cu基固溶体/(Cu,N i)固溶体/(Cu,N i)+(Fe,N i)/中碳钢;在连接温度为850℃保温10 m in的钎焊条件下,接头的抗剪强度可达121 MPa。

锥形光头搅拌针搅拌摩擦焊接铝锂合金接头组织及力学性能

采用锥形光头搅拌针搅拌摩擦焊接 5mm厚铝锂合金轧制板材 ,并对接头微观组织、力学性能及断裂特性进行了深入研究。结果表明 ,接头由焊核区、热机影响区和热影响区构成。焊核区在焊接过程中发生动态再结晶 ,形成细小的等轴晶晶粒 ,晶界处分布有大量的偏析相 ,热影响区组织发生粗化 ,形成粗大的板条状组织 ,前进侧热机影响区组织发生回复反应 ,后退侧热机影响区发生回复 +再结晶反应 ;硬度测试结果表明 ,接头发生软化 ,后退侧材料的软化区间和软化程度均高于前进侧 ;断口实验结果表明 ,接头断裂模式为解理断裂。

空间焊接技术研究现状及展望

随着空间探索活动的不断发展,空间飞行器呈现出大尺寸和长寿命的发展趋势,由此产生了大量的空间装配、维修和维护的任务,空间焊接作为一种优势明显的太空加工方法将有着广泛的应用前景.文中对空间焊接的背景进行了概述,对空间环境的特殊性及其对焊接过程的影响进行了总结,重点介绍了各种空间焊接方法的当前研究进展,分析了空间焊接地面模拟研究手段及当前相关设施的建设情况,展望了空间焊接的发展方向以及空间焊接地面模拟设施、焊接设备开发和远程遥控自动化焊接方面亟需开展的研究工作.

SiC/Nb/SiC扩散连接接头的界面构造及接合强度

使用Ｎｂ箔作中间层对常压烧结ＳｉＣ陶瓷进行了真空扩散连接。在最初的反应阶段，六方晶的Ｎｂ２Ｃ和Ｎｂ５Ｓｉ３Ｃｘ反应物分别在Ｎｂ和Ｓｉ侧形成。随着连接时间的增加，立方晶的ＮｂＣ和六方晶的ＮｂＳｉ２相在界面出现。试验结果表明，在１７９０Ｋ、３６ｋｓ的连接条件下所获得的接头，其室温剪切强度达到１８７ＭＰａ，高温（９７３Ｋ）剪切强度超过１５０ＭＰａ。

点焊机器人焊接系统的应用现状与发展

本文介绍了点焊机器人焊接系统的构成,焊钳类型及焊机控制器;分析了各类焊钳及控制方法的优缺点,并根据我国国情提出了开发焊接系统的初步建议.

Si_3N_4陶瓷连接技术研究进展

Si_3N_4陶瓷的连接技术作为其广泛使用的重要前提,受到了国内外学者的广泛关注。文中概述了近年来国内外几种Si_3N_4陶瓷与自身及其它金属材料的连接技术,涉及的连接方法包括活性金属钎焊、固相扩散连接、瞬时液相扩散连接和玻璃焊接,重点介绍了Si_3N_4陶瓷连接时的接头界面结构、连接机理及接头质量。

铝硅合金钎焊C_f/Al复合材料的界面反应及连接机理

在500～570℃的温度范围内,采用Al-Si-Cu、Al-Si-Cu-Zn钎料,对碳纤维增强铝基复合材料(碳体积分数为50%)进行了高频感应钎焊.结果表明,钎料中的Si和Cu向母材扩散,复合材料中的碳纤维与渗入的液态钎料及基体Al发生界面反应,生成了Al4C3、SiC和CuAl2脆性化合物.连接接头具有较好的力学性能,使用Al-28Cu-6Si和Al-4Cu-10Si钎料,在无压、无钎剂状态下,钎焊接头的抗剪强度分别为63和75 MPa,剪切断裂发生在钎料层与母材界面上.

TiC金属陶瓷/铸铁钎焊接头热应力的有限元模拟

研究了采用Ag-Cu-Zn钎料在1173K温度下钎焊TiC金属陶瓷与铸铁时,接头在冷却过程中的热应力最大值和应力集中区。模拟结果表明,在冷却过程中,铸铁/TiC金属陶瓷接头的剪应力主要集中在界面端点处,且剪应力的最大值出现在Ag-Cu-Zn/TiC金属陶瓷界面处。TiC金属陶瓷下表面的拉应力最大值出现在TiC金属陶瓷的端点处,且随着连接温度的降低拉应力的最大值逐渐降低。TiC金属陶瓷下表面的压应力最大值出现在TiC金属陶瓷中部,且随着连接温度的降低压应力值逐渐增加。

高精度电网电压测量系统的研究

本文介绍了一种测量电网电压的新方法。该方法将交流网压变成方波脉冲信号,利用单片微机定时器的特殊功能测量脉冲宽度。测量时不占用CPU机时,不需要A/D转换器,其精度可达0.23％,比传统的测量方法提高6～8倍。

搅拌摩擦焊研究进展及前景展望

搅拌摩擦焊 (FrictionStirWelding ,简称FSW)是针对焊接性差的铝合金开发的一种新型固相焊接工艺 ,由英国焊接研究所TWI(TheWeldingInstitute)于 1991年开发的专利技术。文中对搅拌摩擦焊工艺进行简单介绍并对研究现状做了比较详尽的总结 ,涉及搅拌摩擦焊机理即塑性流体运动情况及“洋葱”圆环的形成机理、适用母材、接头微观组织、力学性能、焊接工具、复合焊接工艺及搅拌摩擦焊应用领域 ,并展望FSW的发展前景。

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头力学性能

成功实现了2.5mm厚AZ31镁合金的搅拌摩擦焊接。焊接参数的选择决定接头的力学性能,通过拉伸和弯曲试验,分析了焊接参数的选择对接头性能的影响。试验结果表明,当焊接速度为75～150mm/min,旋转速度为900～1500 r/min之间时,可以得到性能好的接头。为简化焊接参数的选择,同时考虑焊接速度和旋转速度的相互影响,提出一个新的评定参数R/υ,即单位长度上的旋转次数,并分析R/υ与接头性能之间的关系。结果表明,当R/υ=8～15时,接头性能良好,可知,当焊接速度和旋转速度的选择在一个比较合理的范围时,R/υ可以作为搅拌摩擦焊接参数选择的依据。

Ti-6Al-4V电子束焊接焊缝区域精细组织特征

采用OM,XRD,EPMA,TEM分析了电子束焊接Ti-6Al-4V焊缝区域的精细组织结构特征。结果表明接头区域组织形态由基体等轴晶向焊缝柱状形态演化,焊缝区域呈现单一α′网篮状组织,TEM板束形态呈多向分布,焊缝区域的位错分布密度与基体母材相比呈现出减小的趋势,且熔合线附近存在V,Fe等β稳定元素浓度起伏现象。

铝/镀锌钢板CMT熔钎焊界面区组织与接头性能

采用冷金属过渡方法(CMT)对铝和镀锌钢板异种材料进行了熔钎焊连接。使用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX)和拉伸试验对焊接接头界面区显微组织及接头性能进行研究。试验结果表明,铝和镀锌钢能得到成形良好的搭接接头。在CMT熔钎焊的方法下,形成了中间厚两边薄的界面区,并且在熔化区一侧边缘形成了富锌区,界面区组织成分也由致密的FeAl3金属间化合物层变为α固溶体和FeAl3化合物混合层,而富锌区是由富铝的α固溶体和残留的铝组成。在进行拉伸试验时,断裂发生在铝母材的热影响区,接头强度为72.09 MPa。

铝合金搅拌摩擦焊接头焊核区等轴再结晶组织的形成机制

建立了搅拌摩擦焊铝合金接头焊核区等轴再结晶组织形成过程的物理模型 ,详细阐述了焊核区的组织形成过程。试验结果表明 ,热循环的作用导致搅拌头附近的母材发生软化 ,形成软化层 ;软化层在搅拌头的机械搅拌作用下发生塑性流动 ,软化层内不同的流层间流速不同 ,存在速度梯度。在流层间的界面处产生粘性摩擦剪应力。在粘性剪应力的作用下 ,母材轧制态下的板条状组织被拉长 ,并发生强烈的弯曲变形 ,当弯曲程度超过了其晶界所能承受的上限时 ,原有的板条状组织晶界被破坏而逐渐消失 ,板条内的等轴再结晶组织按能量最小原理重新排列 ,形成焊态下无序、无方向性的等轴再结晶组织排列。

TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接

对TA15钛合金和304不锈钢的电子束焊接进行了研究,对接头显微组织、相组成和显微硬度进行了分析.结果表明,TA15与304不锈钢电子束焊接性较差,在较小的热应力下即在焊缝内产生大量裂纹.焊缝内生成连续分布的化合相,主要包括TiFe2,TiFe,Cr2Ti等,脆性化合物的产生是裂纹形成的根本原因.焊缝区内显微硬度明显高于母材,且TiFe2的硬度高于TiFe相,贯穿裂纹在TiFe2相富集的区域产生.二者的直接电子束焊接难以实现,需要添加中间层以改善焊缝的冶金条件,改变化合物的种类和分布,从而实现可靠连接.

陶瓷-金属钎焊接头残余应力的数值分析

采用热弹塑性有限元方法,在考虑了材料性能参数随温度变化和界面反应层的情况下,计算了陶瓷/金属钎焊接头残余应力的大小和分布。通过计算发现:陶瓷/金属接头在冷却过程中产生的径向应力和剪应力对接头的影响较小,而在陶瓷表面的边缘接近焊缝的位置产生了最大的轴向拉应力,它影响接头的载荷承受能力,并且由于40Cr的屈服强度比45钢的高,计算出的Si_3N_4/40Cr接头的应力峰值比Si_3N_4/45钢的高。陶瓷/钎料和陶瓷/金属的界面反应层虽然薄,但它也是影响陶瓷/金属接头残余应力大小和分布的一个重要因素。另外,选择合适的钎料层、中间层和钎焊压力都可以有效地减小残余应力的峰值。