伸缩式搅拌头厚铝板搅拌摩擦焊缺陷及其补焊工艺

采用伸缩式搅拌头对25 mm板厚2219-T6铝合金进行搅拌摩擦焊,在多道补焊时避免搅拌头轴肩的二次下压量造成的底部焊穿。对25 mm板厚2219-T6搅拌摩擦焊焊缝的微观组织、材料缺失型缺陷及弱连接型缺陷进行观察。结果表明:焊缝沿厚度方向分为轴肩影响区和搅拌针影响区,焊接参数的变化与这两区域中缺陷的产生存在一定关系,焊缝中的材料缺失型缺陷遵循一定的体积守恒关系。利用伸缩式搅拌头制备不同尺寸的焊缝根部未焊透缺陷,发现未焊透的深度与焊缝抗拉强度呈非线性关系。在统一的焊接参数规范下,调整搅拌针伸出长度进行多道焊,研究多道补焊工艺对焊缝组织性能的影响。

搅拌摩擦焊缝微细尺寸缺陷的无损检测技术

针对25 mm厚板2219铝合金搅拌摩擦焊缝中存在的微孔、疏松、"S"曲线弱连接、根部类裂纹等微细尺寸的缺陷,分别采用相控阵超声波扇形扫查、荧光粉渗透检测等技术进行无损检测,并与传统的X射线探伤结果进行对比,探讨不同的无损检测技术针对搅拌摩擦焊缝微细尺寸缺陷的工程适用性。经过对焊缝解剖,利用立体显微镜、光学显微镜、扫描电镜等检视仪器,对于各类型微细尺寸的焊缝缺陷进行宏观和微观的可视化观察,分析典型微细尺寸缺陷的材料特征及形成机制,并与相应的无损检测结果进行对比。对比试验结果有助于建立和完善FSW焊缝产品的无损检测技术标准。

TC4钛合金搅拌摩擦焊微观组织特征及影响

采用搅拌摩擦焊技术在保护气氛下对单块TC4钛合金板材施焊,并获得良好成形。重点研究了搅拌区α+β双相微观组织演变机制及不同工艺参数对组织硬度的影响。结果表明,在经优化后的工艺参数条件下,搅拌区组织经历了α/β相变,最终形成基于β相区的α+β双态组织,搅拌头行走过后冷却析出的层片状α相沿β相区界面及内部分布,α相及β相晶粒细化明显,α/β层片间距的缩小可增强α+β复相强化效应,提高搅拌区硬度。搅拌头转速的提高增加了β相区的长大倾向,行进速度的提高降低了α相比例,并可生成针状马氏体。

TC4钛合金搅拌摩擦焊微观组织演变机制及影响

采用搅拌摩擦焊技术在保护气氛下对单块TC4钛合金板材施焊,并获得良好成形。重点研究搅拌区α+β双相微观组织演变机制及不同工艺参数对组织硬度的影响。结果表明,经优化后的工艺参数条件下,搅拌区组织经历了α/β相变,最终形成基于β相区的α+β双态组织,搅拌头行走过后冷却析出的层片状α相沿β相区界面及内部分布,α相及β相晶粒细化明显,α/β层片间距的缩小可增强α+β复相强化效应,提高搅拌区硬度。搅拌头转速的提高增加了β相区的长大倾向,行进速度的提高降低了α相比例,并可生成针状马氏体。

奥氏体不锈钢大拉杆补偿器失效分析与预防

通过宏观检查、金相显微观察、电子扫描显微镜观察、X射线能谱仪检测等手段,对送检的DN350大拉杆补偿器进行失效分析。结果表明,其失效模式主要为应力腐蚀开裂,开裂位置处于补偿器的316L奥氏体不锈钢波纹管部分,裂纹呈分叉状,开裂的断面呈沿晶断裂和撕裂韧窝的组合形貌特征,裂纹周围的泥纹状腐蚀产物中含有外来腐蚀介质氯元素。进一步揭示腐蚀、应力腐蚀、疲劳开裂等失效模式的特征和机理,对不锈钢补偿器几种典型失效模式进行归纳,并从设计、制造、安装、试压和服役使用环节有针对性地提出失效预防措施和建议。

齿轮磨削裂纹失效分析

采用化学分析、金相检验和硬度测试等方法分析了齿轮经磨削加工后产生裂纹的原因。结果表明：磨削过程中造成齿轮表层出现一定宽度的二次淬火烧伤带，在次表层及二次淬火烧伤带边缘区发生二次回火相变。二次回火区硬度大幅下降及表面拉应力共同影响下产生磨削裂纹。

铝—铜搅拌摩擦焊搭接焊缝共晶组织形成与抑制

采用搅拌摩擦焊技术成功焊接了铝—铜异种金属搭接接头,研究了铝—铜FSW焊缝界面宏观形貌、组织行为特征及其与焊接热输入变化的相关性,揭示出铝—铜FSW焊缝界面行为演变的基本规律.结果表明,在相应的焊接工艺参数下,单位时间、单位焊缝长度的热输入越大,铝—铜界面越容易发生共晶反应,生成Al-CuAl2共晶体组织,直接影响焊接宏观接头抗剪力学性能,而随着热输入的减小,共晶反应程度及范围减小;也就是说,热输入的减少可明显抑制共晶反应的发生.

搅拌摩擦点焊下压量对界面畸变的影响

通过采用针对同种铝合金点焊接头界面的铜箔示踪方法,对2 mm厚6061-T6铝板进行搅拌摩擦点焊工艺优化试验,设定点焊界面畸变几何特征参量,重点研究在不同轴肩下压量的条件下,接头界面畸变形貌特征的演变规律及其对接头力学性能的影响.结果表明,相较于其它焊接工艺变量而言,搅拌头轴肩下压量的变化对接头界面畸变形貌的影响最为明显;增加轴肩下压量可基本消除点焊接头界面翘曲,并能够拓宽有效连接区域,提高接头抗剪切性能.

Cu/Ti异种金属搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能

文中采用搅拌摩擦焊法搭接T2工业紫铜和TA2纯钛,研究了搭接接头的宏观形貌和微观组织结构,并测试了接头力学性能.结果表明,当选用搅拌头旋转频率为800 r/min,焊接速度为40 mm/min的工艺参数配比时,可以获得焊缝表面成形良好,连接界面无缺陷的搭接接头.在焊核区,钛和铜以相间的条带结构形式相互混合、紧密连接在一起,形成了涡流状的钛铜双相金属混合区域,而且某些区域呈现出"机械互锁"的组织形貌.钛铜搭接接头抗剪切力可达到铜母材失效载荷的95%,断裂位置位于搭接接头铜板前进侧,为典型的韧性断裂.

铝合金搅拌摩擦焊-交叉点焊工艺

在铝合金传统搅拌摩擦点焊的基础上,以提高点焊接头力学性能为目标,提出"搅拌摩擦焊-交叉点焊"技术.其基本工艺原理是,搅拌头沿交叉轨迹做极短距离的往复式搅拌摩擦焊,以实现高性能的点焊连接.对4mm板厚5A02-H14铝合金进行"搅拌摩擦焊-交叉点焊"试验及分析.结果表明,该工艺可大大拓宽点焊接头的连接面积,并显著降低搭接界面畸变和匙孔处材料缺失的不利影响,与传统搅拌摩擦点焊相比,该工艺能够显著提高铝合金点焊接头的抗剪切性能.

LD10连接座表面铬酸阳极氧化白斑原因分析

通过体视显微镜观察、扫描电镜及X射线能谱仪分析、点滴实验等检测手段对送检的LD10铝合金连接座表面铬酸阳极氧化膜层出现的白斑现象进行原因分析。表面白斑区域的阳极氧化膜层呈现出龟裂、破碎、脱落、点蚀坑洞等形貌特征,并含有异常质量分数的氯元素;连接座螺纹深孔内存在典型的点蚀特征,并含有外来的腐蚀介质元素。分析结果表明:螺纹孔内残留的酸性液体提供腐蚀介质,直接导致阳极氧化膜层的破坏以及表面白斑的产生。

2A14三角支架硫酸阳极氧化表面黑斑原因的分析

通过宏观观察、金相分析、扫描电镜及X射线能谱仪等检测手段对送检的由2A14铝合金锻件制备的三角支架表面硫酸阳极氧化膜层出现的黑斑序列进行原因分析。黑斑的形成主要是由于阳极氧化膜的不连续及其剥落,而造成氧化膜破坏的根本原因是铝合金基体在腐蚀介质的作用下出现晶问腐蚀和点腐蚀。2A14铝合金中呈流线分布和块状聚集分布的二次相微粒容易引起局部电极电位失稳,从而促进其腐蚀进程。

热处理过程中氢致滚子开裂失效分析

通过体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜及X射线能谱仪对一批送检失效滚子进行分析,滚子基体材料为20Cr钢。结果表明,滚子宏观失效形式分为三类,失效原因均为氢致脆断,沿晶断口平滑,呈冰糖块状,断面上有典型的"鸡爪形"发纹。氢脆失效主要是由滚子渗碳工艺后的直接淬火导致的,镀锌工艺也部分提供了氢的来源。

电机叶轮组合镀层斑点原因分析

通过体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜及X射线能谱仪对ST13电机叶轮叶片表面进行分析检测,叶片表面为铜/镍/铬组合镀层。分析结果表明:叶片表面的斑点、锈蚀、起皮等缺陷是因氯离子渗入镀层导致的基体点蚀失效,叶片迎风面所受到的高压气流、镀层与钢铁基体的电位差等因素促进了腐蚀反应过程。叶片总的镀层厚度不足5μm,且作为中间层的镀铜层厚度不足0.3μm,没有起到应有的结合基体、阻隔腐蚀介质的作用。

钛合金与铝合金复合接头的搅拌摩擦焊

为了避免搅拌头轴肩磨损及防止根部未焊透工艺缺陷,设计一种Ti/Al复合式接头,采用组合式搅拌头偏置扎入TC4钛合金与5A06铝合金对接界面进行焊接,研究其搅拌摩擦焊(FSW)工艺及组织性能.在最佳FSW工艺条件下,完成对Ti/Al异种接头的组织结构及机械拉伸性能分析.结果表明,接头拉伸强度达到铝合金母材强度的88.3%,断裂主要发生在铝侧焊核区内.根据对接界面的形貌特征分析,重点讨论了Ti/Al对接界面的形成机制,认为采用较低的搅拌头转速和较小的搅拌针钛侧偏置量,可获得焊接质量较高的Ti/Al FSW接头.

厚板镁合金搅拌摩擦焊性能与组织分析

实现了20mm厚AZ31B镁合金板材的搅拌摩擦焊接,焊缝良好成形、未观察到气孔、夹杂以及弱连接等缺陷,在焊后对焊接试样进行了不同温度下的热处理、力学性能测试、显微硬度测试和焊缝组织观察。研究表明,采用搅拌摩擦焊方法可以实现厚板镁合金焊接,且接头性能随退火温度的影响变化很小,焊缝截面上的硬度分布也比较均匀。

极限轻量化复杂构件增材制造关键技术基础

以航天、航空、兵器和工程机械为代表的高端装备直接关系到国家安全和国民经济命脉,是国家综合国力和技术水平的重要标志,更是大国间博弈的核心和不可或缺的重器.轻量化设计一直是其追求的永恒主题.传统轻量化设计方法已达极限,增材制造技术的出现,使得基于三维点阵轻量化设计制造方法成为突破瓶颈的全新途径.但是,该方法面临结构功能一体化设计、巨量数据处理、点阵制造工艺、缺陷实时监测四大难题.

腐蚀介质下1Cr18Ni9Ti薄壁波纹管失效模式分析

通过宏观检查、金相显微观察、电子扫描显微镜观察、X射线能谱仪检测等手段,对送检的一批1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢薄壁波纹管进行失效分析。结果表明,该批失效件在工作时均存在于含氯元素、硫元素等腐蚀介质的环境中,且部分失效件受到外加机械应力的耦合作用,点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳开裂是腐蚀介质下1Cr18Ni9Ti波纹管的主要失效模式,

变厚度树脂基复合材料构件固化变形数值模拟与影响因素分析

通过层间丢层形成的变厚度树脂基复合材料构件具有减材减重、可刚性裁剪等优点,常应用于机翼结构等重要位置。但层间丢层会导致构件内部的不连续性,并使构件在固化后产生不均匀残余应力,脱模后发生复杂固化变形。针对变厚度复合材料构件的固化变形预测问题,现有研究多采用等效材料性能参数的建模方法,尚未考虑其树脂口袋等结构特点。本文基于分层建模方法,在丢层位置引入树脂口袋结构,建立了变厚度构件固化变形数值仿真模型。通过与传统等效建模方法、传统分层建模方法及实验的结果比较,本文模型最大翘曲变形模拟值的误差与实验值误差仅为1.01×10^(-2)mm,且变形趋势一致,验证了模型的有效性和准确性。并分析了不同丢层方式、过渡区斜率、厚薄比对变厚度构件固化变形的影响规律,其中离散丢层的构件变形最小,重叠丢层的构件变形最大,且增加过渡区斜率和降低厚薄比可以有效降低其翘曲变形。

铜/钛搅拌摩擦搭焊接头特征及界面结合机制

研究了搅拌摩擦焊法搭接TA2工业纯钛和T2紫铜。工艺优化实验结果表明:Cu/Ti搭接搅拌摩擦焊工艺窗口较窄,在搅拌头转速800 r/min、焊速20 mm/min以及搅拌头转速900 r/min、焊接速度30 mm/min的焊接工艺参数配比条件下,可获得无缺陷且焊缝表面、搭接界面成形良好的Cu/Ti接头。对搅拌头转速800 r/min、焊速20 mm/min的焊接参数下获得的Cu/Ti接头焊缝进行金相和SEM观察,分析结果表明:搭接界面两侧Cu、Ti宏观流动现象明显,Ti向Cu一侧的塑性材料流动量要明显优于Cu向Ti一侧,且在局部机械混合区呈典型的Cu/Ti相间条带状结构;在搭接界面处形成一层平均厚度约为4.8μm的扩散过渡层,在过渡层中Cu的扩散速度要大于Ti的扩散速度,Cu/Ti搭接界面形成冶金结合。