高速超威弧MIG焊下TC4/5A06接头界面组织特性

采用填充SAl5183焊丝和高速超威弧MIG焊方法对TC4钛合金和5A06铝合金进行了熔钎焊,采用SEM、XRD及拉伸测试等分析了焊接热输入E对TC4/5A06接头组织性能的影响规律.结果表明,在试验参数条件下,热输入E对TC4/5A06界面显微组织和接头的力学性能具有明显影响:当热输入E≤0.93 kJ/cm时,接头根部存在未熔合缺陷,TC4/5A06界面处形成了一层厚度不足1μm的TiAl3;当热输入E≥1.20 kJ/cm时,焊缝出现了熔穿缺陷,接头上部和中部的TC4/5A06界面处形成了厚度在2.5~6μm的TiAl3+Ti3Al双层结构,其它区域则形成一层厚约1μm的TiAl3;热输入E在1.02~1.11 kJ/cm范围内时,焊缝成形良好,TC4/5A06界面处形成厚度在0.7~1.5μm的单层TiAl3.在选择的工艺范围内,接头的平均抗拉强度随E的增大而逐渐增大,在不出现成形缺陷的条件下,抗拉强度最高可达232 MPa.

TA2/1060Al异种金属脉冲MIG熔钎焊

采用Al-Si焊丝对TA2钛与1060Al进行平板对接脉冲熔化极氩弧（P-MIG）熔钎焊试验,用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等对接头显微组织进行分析;采用拉伸力学性能试验评价接头的可靠性,并对拉伸断口形貌进行分析。结果表明：采用P-MIG焊可获得可靠的TA2/1060Al熔钎焊接头,工艺具有良好的稳定性和可重复性;TA2钛与焊缝通过形成一层芽状Ti（Al,Si）3实现钎焊结合,Ti（Al,Si）3厚度在1～5μm;拉伸测试中Ti/Al熔钎焊接头全部断裂于铝母材中,钛侧钎焊界面的结合强度超过了铝母材。

Al-Mg焊丝的Ti6Al4V/5A05Al熔钎焊接接头的组织性能

为实现Ti/Al熔钎焊接头组织性能的优化,采用Al-Mg焊丝进行Ti6Al4V/5A05Al异种金属的熔化极氩弧熔钎焊。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对Ti/Al界面组织结构和接头断口形貌进行了分析,采用万能力学试验机对接头的抗拉强度进行了测试。结果表明,采用Al-Mg焊丝配合合适的焊接工艺可实现钛与铝的可靠焊接,钛与焊缝之间通过形成一层厚度1～5μm的芽状TiAl_3反应层实现良好的钎焊结合;Ti/Al界面附近未发现未焊透、裂纹等微观缺陷。拉伸测试中大多数接头断裂于铝侧焊接热影响区中,接头最高抗拉强度达243 MPa。与Al-Si焊丝相比,采用Al-Mg焊丝时Ti/Al熔钎焊接头的抗拉强度获得了显著提高。

脉冲电流对钛/铝异种金属熔钎焊界面特征的影响

采用填丝脉冲钨极氩弧焊(P-GTAW)对TA15钛合金与2024铝合金进行焊接试验.分析脉冲电流对钛/铝异种金属界面结合特性的影响;观察接头厚度方向不同位置Ti/Al界面显微组织特征,并对界面反应层的物相组成和化学元素分布进行分析.结果表明,采用P-GTAW实现了钛与铝异种金属薄板的对接,钛合金发生微量熔化,与铝合金形成熔钎焊结合;通过采用脉冲电流,改善了Ti/Al界面的能量密度分布,减小了接头厚度方向界面的显微组织差异;由于脉冲电流的作用,减少了Ti/Al界面附近连续脆性金属间化合物的生成,降低了接头的裂纹敏感性,提高了接头的性能.

RuTi/1060Al脉冲熔化极氩弧熔-钎焊接头组织特征

对RuTi钛合金与1060Al进行脉冲熔化极氩弧熔-钎焊(P-GMAW),采用扫描电镜(SEM)、显微硬度仪等对RuTi/1060Al接头显微组织进行分析;对焊缝中的析出相及钛合金侧过渡区进行能谱(EDS)元素分布分析.结果表明,RuTi/1060Al接头焊缝由α-Al树枝晶及分布于树枝晶边界的α-Al+Si共晶组织组成.焊缝中出现了由Ti(Al,Si)3金属间化合物组成的条状、块状析出相.RuTi钛合金与焊缝之间形成了一层厚度小于10μm、主要由Ti(Al,Si)3金属间化合物组成的锯齿状过渡区.随着焊接热输入的增加,Ti/Al过渡区由锯齿状向条状变化.钛合金热影响区主要由针状α″马氏体与条状α’马氏体组成,显微硬度为2.16~2.65 GPa.

微叠层复合材料的制备现状及连接难点讨论

本文阐述了微叠层复合材料的增韧机理、制备工艺和连接难点。微叠层复合材料通过韧性层的塑性变形拦截裂纹扩展路径,屏蔽裂纹之间的桥接,改善材料的断裂韧性。目前,制备微叠层复合材料的方法主要有热压扩散成形、自蔓延高温合成、磁控溅射沉积及电子书物理气相沉积等。熔焊时,微叠层复合材料的连接难点在于焊缝组织的不均匀性,可能会造成部分熔合及其他缺陷;钎焊时微叠层复合材料的连接难点在于钎料的选择。微叠层复合材料具有高的强度和耐高温性能,而且质量较单体合金轻,在航空制造中将会起到举足轻重的作用。

钛/铝异种轻金属熔焊缺陷及解决工艺

讨论了钛/铝异种轻金属熔焊过程中易出现氧化物夹杂、焊接裂纹及Ti-Al脆性金属间化合物等缺陷,简要分析了焊接缺陷产生的原因。根据国内外针对钛/铝异质接头熔钎焊研究的进展,提出了改善接头过渡区显微组织的方法。采用一种新的熔钎焊技术,可以解决焊接过程中出现的部分缺陷,但也存在接头厚度方向Ti/Al界面组织分布不均匀的问题。采用脉冲电流或超声波辅助等特殊工艺,可以改善Ti/Al界面组织,提高接头的性能。

坡口角度及焊丝偏移量对钛/铝冷弧MIG焊接头显微组织与力学性能的影响

采用SAl 5183焊丝对TA2钛/5A05铝进行脉冲冷弧MIG焊.研究钛侧坡口角度θ及焊丝偏移量d对接头成形及显微组织与力学性能的影响.结果表明,坡口角度过小时,接头上部钛局部熔化而根部结合不良,Ti/Al界面组织差异大;坡口角度过大则出现焊缝下塌;坡口角度在30°~45°范围内,Ti/Al界面组织差异小且结合良好.焊丝偏向钛侧时,接头上部钛局部熔化而根部结合不良,Ti/Al界面组织差异大;焊丝向铝侧偏移过大则出现焊缝下塌;焊丝偏铝侧0~1 mm时,Ti/Al界面组织差异小且结合良好.试验获得的优化工艺为坡口角度θ=35°,焊丝偏铝d=0.5 mm.最佳工艺下,接头上部Ti/Al钎焊界面形成了Ti_(3.3)Al和TiAl_(3)两层金属间化合物;接头下部则通过形成一层TiAl_(3)实现钎焊结合;接头平均抗拉强度达198 MPa.创新点:(1)揭示了坡口角度及焊丝偏移量对钛/铝冷弧MIG焊接头成形、Ti/Al界面组织特性及接头抗拉强度影响规律.(2)揭示了优化工艺下钛与铝异种金属冷弧MIG焊结合机理.

几种典型铜铝接头的应用和分离技术探讨

阐述了铜铝接头在制冷工业及电子封装工业中的应用,简要介绍了采用的接头形式、焊接方法及焊接材料;综述了国内外焊接接头分离研究的现状,并针对回收铜铝接头能耗太高的现状,在铜铝接头的回收过程中引进基于4R(Reduce,Reuse,Remanufacture,Recycle)的再制造思想。同时对铜铝接头回收过程中采用的两种分离方法进行了探讨。

特种加工技术在某新型微叠层复合材料中的应用

目前航空航天领域采用的微叠层复合材料主要集中在Fe、Ni、Ti和Al的合金或金属间化合物上。这类金属的金属间化合物具有熔点高、密度低、热导率好及抗高温性能好等优点,可被用作航空飞行器或航空发动机的高温结构材料。但是这类金属间化合物具有其本征脆性,导致其室温下的断裂韧性很差,因而应用受到限制。为解决这一问题,采用特种加工技术制备出具备微叠层结构的金属/金属间化合物复合材料是理想的手段之一。

铝合金冷弧焊接熔滴过渡行为分析

利用高速摄像系统和电流电压同步采集系统获得了5183铝合金焊丝冷弧以及传统短路过渡焊接过程的熔滴过渡高速图像及电流电压波形,并分析了熔滴过渡行为。通过对比冷弧焊接技术与传统短路焊接技术,发现冷弧焊接技术通过燃弧阶段电流控制,使短路过渡更早发生,有效缩短了熔滴过渡周期,减小了熔滴尺寸;通过短路阶段波形控制,降低了熔滴受到的排斥作用,增强了熔滴过渡的稳定性。同时,冷弧焊接技术降低了短路峰值电流,避免了短路结束瞬间的飞溅产生。采用送丝速度为8 m/min进行冷弧焊接时,燃弧阶段会发生瞬时短路,熔滴与熔池分离瞬间有时会造成飞溅。

钛/铝异种轻金属熔焊技术的研究进展

近年来钛／铝异种轻金属复合结构在航空航天领域的应用受到越来越多的关注。但由于钛／铝之间物化性能相差较大，在进行熔焊连接时易出现裂纹、焊接变形较大、易生成脆性金属间化合物，导致接头较难实现可靠连接。文中针对钛／铝异种轻金属熔焊难点，阐述了国内外对钛／铝异种轻金属之间熔焊技术（激光熔钎焊、电子束焊、钨极氩弧焊）的研究进展，针对各种熔焊技术中存在的不足，讨论了钛／铝异种金属熔焊工艺的改进措施。

AZ31 Mg/5A05 Al脉冲冷弧MIG焊接头焊缝组织特性

采用SAl5183焊丝对AZ31 Mg/5A05 Al异质对接接头进行脉冲冷弧MIG焊接,采用扫描电子显微镜、X射线衍射及万能力学试验机等对接头微观组织及拉伸力学性能进行研究。结果表明,采用脉冲冷弧MIG焊可以实现AZ31Mg/5A05 Al异质接头的无裂纹焊接。镁侧焊缝由镁母材至焊缝中部依次形成了α–Mg胞状晶、α–Mg+Al_(12)Mg_(17)羽状共晶、Al12Mg17树枝晶、Al_(12)Mg_(17)+A_(l3)Mg_(2)共析组织、颗粒状α–Al+Al_(3)Mg_(2)共晶和岛状α–Al+晶间Al_(3)Mg_(2)共晶等复杂结构;中部焊缝及铝侧焊缝主要为α–Al固溶体。焊缝的显微硬度分布不均匀,其中镁侧焊缝存在Mg–Al金属间化合物,显微硬度较高。在拉伸测试中,接头断裂于镁侧焊缝中,呈脆性断裂,最高抗拉强度可达93 MPa。

钛/铝双面冷弧MIG组合熔钎焊接头组织和性能

采用SAl5183焊丝对TA2钛和5A06铝合金进行了双面冷弧MIG组合焊接.对接头厚度方向不同位置的Ti/Al界面组织特性进行了分析;并对接头抗拉强度进行了测试.结果表明,试验工艺获得的接头中,钛与焊缝形成了平直的结合界面,界面处未发现剥离、裂纹等缺陷.受焊接热输入影响,形成两种不同的Ti/Al界面:接头中上部钛与焊缝之间形成了Ti3.3Al,TiAl3双层结构,其它位置仅形成一层牙状TiAl3;所形成的界面反应层在接头中上部最厚,底部最薄.拉伸测试中,接头多断裂于Ti/Al界面附近,所获接头最高抗拉强度可达355 MPa.

TA15钛合金与铝合金TIG焊接头组织分析

本文采用4043焊丝和纯Al焊丝（SAI-3）对TA15钛合金与2024铝合金以及TA15钛合金与5A06铝合金进行了钨极氩弧焊（TIG）。采用金相显微镜和显微硬度计对TA15／2024及TA15／5A06接头焊缝、熔合区以及热影响区进行显微组织分析和显微硬度测定。试验结果表明，采用钨极氩弧焊方法，控制焊接电压20V，焊接电流105A，焊接速度在90～95mm／mjn时，TA15钛合金与铝合金接头熔合良好。其中采用4043焊丝，TA15／5A06接头区显微组织分布均匀，与TA15／2024接头相比，接头近钛合金一侧熔合区Ti-Al金属间化合物较少；采用纯铝焊丝（SAI-3），TA15与铝合金焊接时，接头区出现明显的显微硬度升高的脆性组织。

激光能量密度对激光熔覆NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响

为探究激光熔覆过程中能量密度对NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响,在304不锈钢表面制备了NiCoCrAlY涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了NiCoCrAlY涂层的相组成和微观组织。通过显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机研究了NiCoCrAlY涂层的硬度和耐磨性能。结果表明:NiCoCrAlY涂层气孔数量随激光能量密度增大而减少,熔深和熔高随激光能量密度增大而增大,当激光能量密度为3.8 kJ/cm^(2)时涂层稀释率最低,同时气孔数量较少。NiCoCrAlY涂层中包含γ/γ′相和β相,微观结构以柱状晶为主,随着激光能量密度的增大,β相含量升高,柱状晶变大。不同激光能量密度下NiCoCrAlY涂层硬度均高于基体,当激光能量密度为3.8 kJ/cm^(2)时涂层硬度最高,为301 HV0.2.在往复摩擦磨损实验中,当激光能量密度为3.8 kJ/cm^(2)时NiCoCrAlY涂层摩擦系数最小为0.46,磨损体积最少为0.2359 mm^(3),磨损机理主要为磨粒磨损,耐磨性能最好。

AZ31B/5A06脉冲熔化极氩弧焊焊缝组织特性

采用Al-Si12焊丝针对AZ31B/5A06异种轻金属进行了脉冲熔化极氩弧焊研究。通过调整焊丝偏移量,获得了成形良好的Mg/Al接头。采用FE-SEM、EDS、XRD等对焊缝微观组织结构进行了分析,结果表明:沿接头厚度方向焊缝中部组织呈梯度分布-中、上部焊缝由α-Al+Si共晶及少量α-Al+Al8Mg5共晶组成,其间弥散分布有少量Mg2Si析出相;根部焊缝由α-Al固溶体与晶界Al3Mg2组成,其间弥散分布着大量规则的片状Mg2Si。铝侧焊缝沿厚度方向也呈梯度分布-焊缝中、上部主要为α-Al+Si共晶,其间析出少量的针状Mg2Si;接头根部主要存在α-Al和Al3Mg2两种固溶体。镁侧焊缝由镁母材至焊缝方向分别为胞状β-Mg、网状β-Mg+Al12Mg17共晶及粗大的Al12Mg17树枝晶三层组织。在焊接应力和脆性组织的共同作用下,接头根部Al3Mg2中出现了少量裂纹,是Mg/Al接头的薄弱部位。

钛/铝异种轻金属熔钎焊研究进展

简要介绍了Ti/Al复合结构在航空航天、船舶制造及汽车工业等领域的工业应用前景。阐述了钛与铝异种合金激光焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊以及其他先进焊接技术的熔钎焊研究现状。目前国内外钛与铝的熔钎焊研究主要集中在激光焊技术上,钛与铝氩弧熔钎焊的研究相对较少。指出了目前钛与铝熔钎焊尚未解决的问题,Ti/Al界面组织结构的不均匀性和过量脆性Ti-Al金属间化合物的形成是阻碍钛与铝可靠熔钎焊的关键和瓶颈问题。通过研究现状和Ti/Al焊接试验结果分析,作者提出先进双面复合焊技术在克服钛与铝熔钎焊面临的关键问题中具有良好的应用前景。

利用LNG冷能与工业余热跨临界循环参数分析

针对一种利用LNG冷能与工业烟气余热的单级跨临界循环展开研究,采用乙烷为循环工质,分析冷凝温度、蒸发压力、冷凝器夹点温差及烟气出口温度4个主要运行参数对循环性能(热效率、火用效率、净功率输出、乙烷及烟气质量流量)的影响。介绍LNG冷能与工业烟气余热单级跨临界循环模型,给出典型工况下各节点的参数。进行热力学分析,得到循环的热效率及火用效率表达式。采用Matlab软件中的遗传算法工具箱进行优化。热效率和火用效率随着冷凝温度的升高而降低,随着蒸发压力的增大而增大;随着冷凝温度的降低及蒸发压力的升高,循环系统净功率输出都增加;火用效率曲面和热效率曲面存在交叉线,热效率在蒸发压力较低而冷凝温度较高时低于火用效率;烟气的质量流量明显大于乙烷的质量流量,且都随着冷凝温度和蒸发压力的增大而增大。热效率和火用效率随着夹点温差的升高而降低,随着烟气出口温度的增大,热效率不变而火用效率降低,且火用效率曲面和热效率曲面存在交叉线;净功率输出随夹点温差的增大而降低,随烟气出口温度的改变而不变;烟气及乙烷的质量流量随夹点温差的增加都降低;随烟气出口温度的增加,乙烷质量流量不变而烟气质量流量增加。火用效率和净功率输出随着蒸发压力的升高,先增大再减小,存在最佳的蒸发压力(8 MPa左右),使得火用效率及净功率输出最大,而热效率随着蒸发压力的增大而增大;随着烟气出口温度的增加,热效率及净功率输出不发生变化,火用效率逐渐降低;蒸发压力升高,烟气及乙烷的质量流量都降低;烟气出口温度增大,乙烷质量流量不变而烟气质量流量增加。

CA-MIG热源处理下钛/铝异质合金界面显微组织特性

采用Al-Si5焊丝进行TC4钛/1060铝异质结构的CA-MIG连接,采用SEM、EDS等显微分析手段对不同热输入下所获接头的Ti/Al界面显微组织特点、界面附近元素分布进行分析,研究Ti/Al界面特性随热源热输入变化的演变规律。结果表明,CA-MIG热源热输入对Ti/Al界面显微组织具有显著影响。当热源热输入低于0.91 kJ/cm时,钛与铝基焊缝之间仅形成了一层界面反应层。当热源热输入处于0.91~1.55 kJ/cm时,钛与焊缝之间形成了两种Ti/Al界面,一种为单层结构的齿状Ti(Al,Si)_(3);另一种由α-Ti(Al,Si)均匀层、Ti_(5)Si_(3)纳米颗粒+Ti(Al,Si)_(3)混合层、齿状Ti(Al,Si)_(3)层3层结构组成。当热源热输入超过1.55 kJ/cm后,除了上述两种Ti/Al界面外,局部微区钛合金发生熔化,与铝基焊缝之间形成了成分复杂的熔合区,熔合区内存在大量的裂纹缺陷。