激光熔覆高强韧铁基合金涂层的组织及其轴承滚道服役性能

采用激光熔覆技术在42Cr Mo钢表面制备出厚度超过3 mm的含硼高强韧铁基合金涂层(S1涂层),研究了该涂层的显微组织及其轴承滚道服役性能,并与商用高硬度M2涂层进行了对比。结果表明:S1涂层与基体之间结合良好,组织由马氏体基体相和岛状共晶强化相M3C型碳化物组成;S1涂层的平均硬度约为883 HV,是M2涂层的1.1倍。在许用接触应力试验中,S1涂层表面的压痕深度均小于滚动元件直径的10^(-4),表现出稳定且优异的抗塑性变形能力;S1涂层轴承心部的理论最大剪切应力为377.38 MPa,低于M2涂层轴承心部(392.03 MPa),远低于轴承材料的剪切屈服应力(459 MPa),表现出较好的静载荷承载能力。S1涂层的滚动接触疲劳寿命为2.66×10^(7)周次,是M2涂层的2倍。

铝钢点焊铆接复合连接技术

提出了一种点焊与铆接复合进行铝钢连接的技术,即在待焊试样区域预制工艺孔,将铆钉铆入孔中,利用铆接力实现试样的预连接.然后使用点焊机在铆接位置进行点焊,实现铆接与点焊的复合连接,称为"点铆焊".文中分析了该方法的力学性能、微观组织、断裂模式,并同纯点焊与纯铆接进行了比较.结果表明,点铆焊的抗拉强度比纯点焊提高了23.8%,比纯铆接提高了28.7%,失效前吸收功比纯点焊提高211%,比纯铆接提高67%.虽然在点铆焊过程中也会产生脆性金属间化合物,但这些区域并不是主要的承载部位,点铆焊为塑性断裂模式.

低合金钢Q345的深熔TIG焊研究

针对8 mm厚Q345低合金钢的深熔TIG焊中焊接电流、焊接速度、保护气体流量对Q345焊缝成型的影响进行了研究,并对成型较好的焊接接头进行了硬度测试和金相观察.试验结果表明,虽然深熔TIG焊在对低合金钢焊接时的焊接参数不稳定,焊接窗口较窄,不易形成良好的焊缝.但在适当的焊接条件下,可以实现深熔TIG焊对8mm厚Q345的一次性单面焊双面成型,焊缝性能较好并且成型良好的焊缝区组织由铁素体和少量针状贝氏体组成,焊缝熔合区和热影响区的硬度较母材上升了50%,无软化现象.具有继续研究深熔TIG焊应用于低合金钢Q345的意义.

硼钢与铝合金的新型电阻单元焊技术

文中使用了一种新型电阻单元焊技术,用来连接6061铝合金以及22Mn Mo B硼钢."电阻单元焊"即在上板待焊区域预制工艺孔,将辅助单元塞入孔中,底部与上板持平,要求辅助单元与下板具有好的焊接性,最后使用电阻点焊机在辅助单元处进行焊接,试验中使用的辅助单元为Q235钢钉.研究了该工艺的接头力学性能、断口形貌、微观组织及硬度分布,并进行了电阻点焊试验作为对比.结果表明,传统的电阻点焊几乎无法连接硼钢及铝合金,而电阻单元焊新型工艺能够完成硼钢及铝合金的可靠连接,接头最大拉剪力达到7 142 N,且塑性也十分优良.

新型电阻塞焊连接方法分析

使用一种新型的"电阻塞焊"连接方法焊接7075铝合金搭接接头."电阻塞焊"的工艺过程是先在两板材搭接部分的中心位置打一个孔,将圆柱填充物压入,最后用电阻点焊的方法将填充物与板材焊在一起.该工艺方法旨在保持点焊原有优点的同时,提高其强度等接头性能.研究分析了该新方法的工艺、形核过程、力学性能以及微观组织,并对比研究了同参数下电阻点焊试件的接头性能.结果表明,采用新型电阻塞焊方法的接头在强度等力学性能方面优于同参数下的电阻点焊试件,同时焊点处的裂纹等缺陷也较少,接头的综合性能更为优良.

7075铝合金点焊接头的组织及性能分析

采用中频逆变直流点焊机进行7075铝合金点焊焊接试验,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究.结果表明:焊接接头结构分为熔化区、部分熔化区和热影响区,其熔核的部分熔化区组织为柱状晶,熔化区组织为等轴晶,热影响区及母材仍保持轧制组织形态,而且焊接接头内存在枝晶偏析;7075铝合金点焊接头的熔核硬度较低;在所用的试验条件下,7075铝合金点焊接头均在界面断裂,断裂形式为准解理脆性断裂,且塑性、韧性较差,其原因在于焊接接头的强度低于母材,以及熔化区铝合金元素偏析严重.

低合金钢深熔TIG水冷焊温度场数值模拟

文中采用ANSYS有限元软件,建立Q345低合金钢的深熔TIG焊接温度场有限元模型,采用双椭球热源与圆柱体热源的组合热源形式,对焊接过程中温度场进行模拟,得到与试验结果吻合度很高的模拟结果,验证了有限元模型的正确性.通过进一步对比研究发现,采用背部水冷增强散热的处理,能大大减小熔池体积,同时使得根部焊道液态金属迅速冷却,有利于维持熔池区受力平衡,保证焊接小孔稳定,基于此提出水冷焊改善工艺的机理.

激光熔覆耐磨耐蚀铁基涂层的设计与组织性能研究

为实现耐磨性、耐蚀性、抗开裂性能的良好平衡,采用激光熔覆制备了4种不同元素配比的Fe-Cr-C-Si-NiMo-Mn-(Nb,V)复合涂层。4种铁基涂层的组织均为马氏体基体、晶间M_(3)C/M_(23)C_(6)型碳化物和晶内MC型碳化物的组合,最优涂层在此基础上以残余奥氏体作为马氏体与晶界碳化物的过渡区。4种涂层的硬度均超过了基体42CrMo的两倍,且均高于600 HV。摩擦磨损试验结果显示,4种涂层的磨损量相较于基体降低了70%以上;1500 h的盐雾腐蚀测试结果表明,4种涂层的腐蚀失重均低于基体,其中最优涂层失重仅为0.25 g;进一步的电化学腐蚀试验结果表明,最优涂层的腐蚀电流密度低至0.017 mA/cm^(2),表现出最佳的耐蚀性。最优熔覆涂层通过晶界碳化物和残余奥氏体的平衡以及晶内碳化物的弥散强化,获得了适中的抗开裂性能以及耐磨性和耐蚀性,有望应用于多种工程机械零部件表面。

大型风电轴承滚道表面激光熔覆马氏体不锈钢涂层显微组织及性能研究

风电轴承滚道是风电设备的核心部件之一,恶劣的工作环境对其表面耐磨性、耐腐蚀性提出了严苛的要求。为改善轴承滚道表面性能,采用激光熔覆技术在大型风电轴承滚道模拟件表面制备了厚度大于3 mm的高硬度无裂纹的马氏体不锈钢涂层,对其显微组织、凝固过程及残余应力进行了研究,并将其硬度、耐磨性、腐蚀性与传统感应淬火42CrMo轴承滚道进行了对比。结果表明,马氏体不锈钢涂层基体组织主要为马氏体与少量的残余奥氏体,在晶间分布着M2B及M23C6等增强相。涂层的显微硬度超过800 HV,是感应淬火42CrMo硬度(650 HV)的1.2倍。在相同磨损条件下,涂层的磨损量仅为感应淬火42CrMo磨损量的50%。而在质量分数为3.5%的NaCl盐雾腐蚀环境中,涂层的腐蚀速率较感应淬火42CrMo的腐蚀速率降低了68.8%。