微弧氧化处理对碳钢表面耐LBE腐蚀性能的影响

目的以Q235钢为基材,制备微弧氧化陶瓷层,提高钢铁材料耐LBE腐蚀性。方法采用TIG熔-钎焊并添加ER4043焊丝的方法,对1.5 mm厚的5A06铝合金和3 mm厚的镀锌Q235钢进行焊接,焊后对接头进行280℃保温30 min的退火热处理。同时,采用合适的微弧氧化工艺在铝/钢焊缝表面制备微弧氧化陶瓷层,研究微弧氧化处理对钢材耐LBE腐蚀性的影响。结果采用TIG熔-钎焊的方法对铝/钢异种金属进行焊接时,铝/钢界面会不可避免地产生金属间化合物层,对铝/钢熔-钎焊接头进行280℃保温30 min的退火热处理后,金属间化合物层的厚度可达9～10μm,化合物层主要由Al_8Fe_2Si相和少量的[Al,Fe,Si]、Al_(13)Fe_4相组成,接头抗拉强度高达185 MPa,且断裂发生在铝母材处。微弧氧化处理可使焊缝表面原位生成均匀的陶瓷层,陶瓷层表面呈"火山状"形貌,且"火山状"物质的中心有较多不同尺寸的放电微孔。陶瓷层主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和莫来石相组成,且其表面粗糙度较低。Q235钢经过腐蚀后,表面出现较多的腐蚀坑,Pb、Bi元素向碳钢内部扩散;而陶瓷层经过腐蚀后,表面没有明显的腐蚀现象。结论微弧氧化处理可显著提高钢铁材料耐LBE腐蚀性,阻碍Pb、Bi元素向钢铁内部的扩散。

电流密度对碳钢微弧氧化层耐液态铅铋腐蚀性能的影响

目的提高碳钢耐液态Pb-Bi耐腐蚀性能。方法采用熔钎焊的方法,对6061铝合金和Q235钢进行搭接焊,焊后采用微弧氧化技术在焊接接头制备微弧氧化陶瓷层,将其放入350℃的高温液态Pb-Bi中进行300h静态腐蚀试验。结果选用钨极氩弧焊机,用ER4043焊丝作为钎料,通过调节焊接参数,在焊接电流为85 A、焊接速度为140 mm/min的参数下,铝层与Q235钢的结合强度达到182 MPa,金属间化合物厚度为7.3μm。在2 g/L KOH+4 g/L Na2Si O3·9H2O的电解液中进行微弧氧化试验,放电孔洞直径和数量随着电流密度的增大而增加。通过对比发现,在10A/dm2下生成的氧化膜层厚度适宜,同时致密性较好,陶瓷层由γ-Al2O3和α-Al2O3组成。经过静态腐蚀后,Q235碳钢母材试样表面被明显腐蚀,而Q235钢微弧氧化后的试样则有较好的耐腐蚀性能,其中10 A/dm2电流密度参数下制得的氧化膜层耐蚀性能最优。结论微弧氧化陶瓷膜层可显著提高材料在高温液态Pb-Bi合金中的耐腐蚀性能,且膜层致密性和厚度会影响其对材料的保护作用。

离子辐照对316L不锈钢焊缝晶体结构与力学性能的影响

目的研究不同剂量离子辐照对不锈钢焊缝金属微观组织结构及力学性能的影响机理和影响规律。方法通过添加3种剂量的氦离子和氘离子对316L不锈钢TIG焊焊缝金属进行辐照,分别使用XRD、纳米压痕与SEM来分析研究离子辐照对316L不锈钢焊缝金属的晶体结构、力学性能以及表面微观形貌的影响。结果离子辐照后,焊缝金属XRD衍射峰向高角度发生偏移;随辐照剂量的增加,焊缝金属显微硬度增加,显微硬度增加值随辐照剂量的增加逐渐趋于饱和;离子辐照使焊缝金属表面产生大量辐照孔洞,随着辐照剂量的增加,焊缝金属表面辐照孔洞越大。结论离子辐照导致焊缝金属晶体结构发生变化,使焊缝金属出现辐照硬化现象;与氘离子辐照相比,氦离子辐照孔洞更大,辐照硬化率更高。

碳钢熔-钎焊层表面微弧氧化陶瓷层的制备

目的在碳钢表面制备结合强度较高的微弧氧化陶瓷层。方法采用铝-钢熔钎焊技术,在Q235钢表面获得具有较高结合强度的铝层,再通过微弧氧化在铝层表面生成氧化物陶瓷层。结果通过添加ER4043焊丝作为钎料,金属间化合物层主要由[Al,Fe,Si]相、Al_8Fe_2Si相和少量的Al_(13)Fe_4相组成,平均厚度为7μm,铝层与Q235钢的结合强度达到181 MPa。在2 g/L KOH+4g/L Na_2Si O_3·9H_2O电解液中,陶瓷层由疏松层和致密层组成,主要成分为α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3,且γ-Al_2O_3相含量较高,微弧氧化过程中电解液中的氧、硅元素都参与了反应。微弧氧化过程中,陶瓷层厚度随着时间的增加而增加,20 min后,试样表面放电孔洞呈"火山口"状,孔洞孔径随着时间的增加而增加。不同频率下,陶瓷层表面均存在少量裂纹,并且裂纹都产生在"火山口"状放电孔洞附近,同时随着频率的增加,陶瓷层表面孔洞孔径减小,陶瓷层厚度增加,但当频率到达600 Hz后,陶瓷层厚度变化不再明显。结论采用铝-钢熔钎焊技术,铝层与钢基体结合强度远高于其他复合技术中铝层和钢基体的结合强度,对于解决钢铁材料表面微弧氧化陶瓷层容易剥落的问题具有一定的意义。微弧氧化过程中,陶瓷层厚度不断增加,提高微弧氧化频率,陶瓷层致密性提高。

Effect of laser power on microstructure and mechanical properties of laser heat conduction lap welded joint between AZ31B magnesium alloy and DP780 galvanized steel

In this work, laser heat conduction lap welding(LHCLW) of AZ31B magnesium alloy sheet and DP780galvanized steel sheet was carried out by the defocused laser beam. The effects of laser power on the microstructure and mechanical properties of the joint were studied. The pros and cons of the joint were identified and evaluated by measuring the tensile shear strength, microhardness and microstructure observation. The formation mechanism of various phases at the Mg/steel interface was analyzed. The results indicated that the galvanized layer could promote the metallurgical bonding between magnesium alloy and steel by improving the diffusion ability of molten magnesium alloy at the steel interface and reacting with Mg, so as to enhance the strength of the joint. A continuous dense layered eutectic structure(α-Mg+MgZn) was formed at the interface of the joint, while MgZn_(2)and MgZn phase was formed at the weld edge zone and heat affective zone(HAZ), whereas no reaction layer was generated between the uncoated steel and magnesium alloy. A sound joint could be obtained at 2.5 kW, and the corresponding tensile shear strength reached the maximum value of 42.9 N/mm. The strength was slightly reduced at 2.6 kW due to the existence of microcracks in the eutectic reaction layer.

应力作用下不锈钢TIG焊焊缝的He^(+)辐照损伤行为

目的结合核材料应用环境,探究应力作用对304奥氏体不锈钢、430铁素体不锈钢和T91马氏体不锈钢的TIG焊焊缝辐照损伤行为的影响。方法采用剂量(每cm^(2)的离子数量)为2.1×10^(17),辐照能量为150 keV,束流为60μA的He^(+)离子束,对2种应力状态下3种不锈钢的焊缝进行He^(+)辐照,并对其辐照前后的微观形貌和显微硬度进行测试分析。结果SEM图像表明,外加拉应力的引入对304奥氏体不锈钢焊缝辐照缺陷的密度分布和尺寸大小的影响最大,辐照缺陷的间距在有应力作用时缩小了61.5%,缺陷的尺寸则增长了59.2%;纳米压痕数据显示,外加拉应力对T91马氏体不锈钢辐照硬化率增长的影响相对较小,仅为17.9%。结论应力会使辐照缺陷最大尺寸增加,应力会在一定程度上降低材料的抗辐照性能。辐照导致T91,304,430这3种不锈钢焊缝硬度提高。相同应变条件下,与430不锈钢和304不锈钢相比,T91钢焊缝辐照硬化增量最小,T91焊缝的抗辐照硬化性能相对优异,工程应用中可优先选用T91钢。