脉冲光纤激光-MIG复合焊接A7N01铝合金接头组织及力学性能

研究了光纤激光的连续输出、脉冲调制输出与MIG电弧复合焊接A7N01铝合金的工艺特性,并对比研究了两种激光输出方式下焊接的A7N01铝合金接头组织和力学性能。结果表明:脉冲与连续激光-MIG复合焊接铝合金焊接接头主要差异在于焊缝内部气孔数量和分布位置不同。脉冲激光在一定程度上能起到增强熔池流动性,促使气泡上浮的作用,焊缝气孔的数量明显减少,只有少量气孔分布在焊缝的上方;但过高的脉冲频率会引起焊缝内部气孔数量的增加。在频率为20 Hz的脉冲激光作用下,焊缝组织得到了一定程度的改善,接头的柱状晶区宽度有所减小,接头的抗拉强度及冲击韧性也有一定程度的提高。

冷喷涂气体加热器的优化研究

传统冷喷涂气体加热器升温时间长、最高加热温度不足,为了进一步提高加热效率、降低喷涂耗气成本,对现有冷喷涂气体加热器进行升级改进,将两个加热器串联使加热器长度延长至6 m,获得了一种新型的高温气体加热器。采用该加热器开展Cu、Al、Ni、Ti典型材料的冷喷涂实验,研究了加热器对载气温度的加热效果和对冷喷涂层性能的影响。实验结果表明:新设计的高温加热器可提高气体最高加热温度,并实现快速升温;同时,新型加热器可实现冷喷涂Cu、Al和Ni材料沉积效率90%以上,并获得更高致密度的Ti涂层;在SUS304基体及Al基体分别喷涂Al和Ni涂层,涂层与基体的结合强度超过55 MPa。该新型气体加热器为冷喷涂工业化应用提供了设备基础。

冷喷涂工艺参数对CoNiCrAlY涂层沉积影响

采用数值模拟和试验研究相结合的方法,研究了冷喷涂工艺参数对CoNiCrAlY涂层微观结构和力学性能的影响。运用Ansys CFD软件建立了冷喷涂CoNiCrAlY高速射流场三维模型,系统研究喷涂气体种类、温度、压力及粉末粒径分布对粉末粒子温度和速度变化的影响规律。采用高压冷喷涂系统,在镍基高温合金GH625基体上沉积CoNiCrAlY涂层,利用光学显微镜观察CoNiCrAlY涂层的微观结构,并且利用ImageJ软件检测涂层的孔隙率,随后通过硬度计及拉伸试验检测涂层的显微硬度和结合强度。结果表明:随着气体温度升高粉末在喷枪出口处的温度及速度也升高,随着喷涂气体压力的升高粉末在喷枪出口处的速度增大,但是对气体压力的变化对粉末温度影响较小;在氮气气氛和1000℃条件下获得的冷喷涂CoNiCrAlY涂层的孔隙率为1.9%左右、结合强度约为57 MPa,在氦气气氛和700℃条件下制备的CoNiCrAlY涂层的孔隙率约为0.4%左右、结合强度超过70 MPa;经真空热处理后涂层的孔隙率与热处理前的相比,其孔隙率稍有降低;喷涂态CoNiCrAlY涂层的维氏显微硬度约为550 HV0.3,热处理后CoNiCrAlY涂层的维氏显微硬度约为350 HV0.3,明显低于热处理前的显微硬度。

Mg-Al-Zn系镁合金在大气中的散热性能研究

在20~220℃范围内对比研究了AZ80、AZ31、ZK60镁合金和AA6082铝合金在大气中的散热性能,分别测量其环境散热曲线并用指数型热动力学方程T=T_0+ΔT_0·exp(-t/A_0)拟合。结果表明,固溶处理可使铸态或挤压态镁合金热导率下降,而固溶+时效处理后其热导率有所提升。分析了瞬时温差与瞬时温度比值ΔT/T与镁合金、铝合金散热性能的关系,自然对流条件下,柱高对AZ80镁合金散热性能影响较小;在人工强制对流条件下,当0.25<ΔT/T<0.45时,高柱(60 mm)散热速率约为低柱(20 mm)的两倍。在自然对流条件下,AZ80、AZ31镁合金的散热性能在0.25<ΔT/T<0.45(120~220℃)时,明显优于AA6082铝合金。在0.05<ΔT/T<0.25(20~120℃)时,这3种合金的散热性能无明显差别。