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铝/镁异种合金焊接研究现状
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作者 朱政强 陈昊 +2 位作者 朱云明 郭玉坤 孙亮 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第11期34-42,共9页
镁合金和铝合金由于其轻质高强的特性在航空航天领域中被广泛应用,然而铝/镁异种合金的焊接却是一个极具挑战性的任务,因为铝/镁物理化学性质存在显著差异,易形成的脆性Al–Mg金属间化合物严重影响接头强度。本文从焊接方法角度讨论了... 镁合金和铝合金由于其轻质高强的特性在航空航天领域中被广泛应用,然而铝/镁异种合金的焊接却是一个极具挑战性的任务,因为铝/镁物理化学性质存在显著差异,易形成的脆性Al–Mg金属间化合物严重影响接头强度。本文从焊接方法角度讨论了目前铝/镁异种合金焊接研究现状,包括激光焊、TIG焊、搅拌摩擦焊、超声波焊、磁脉冲焊和一些其他的焊接方法;归纳了国内外为提高铝/镁异种合金焊接的综合力学性能做出的各种努力,具体包括采用固态焊接、加中间层、优化焊接工艺参数和复合焊接等来抑制镁铝金属间化合物的生成与长大。最后对铝/镁焊接的研究趋势进行了总结和展望。 展开更多
关键词 铝合金 镁合金 异种合金焊接 金属间化合物 接头性能
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沉积路径对激光增材制造结构件残余应力的影响 被引量:5
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作者 张义福 张华 +1 位作者 朱政强 苏展展 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1488-1494,共7页
以H13工具钢粉末为原材料,使用激光金属沉积技术快速成形薄壁结构件.采用Fluent开发气体/金属粉末流计算流体动力学(CFD)模型,分析强制对流热损失参数.建立沉积过程热流本构方程,采用生死单元技术模拟金属沉积,基于APDL语言进行编译加载... 以H13工具钢粉末为原材料,使用激光金属沉积技术快速成形薄壁结构件.采用Fluent开发气体/金属粉末流计算流体动力学(CFD)模型,分析强制对流热损失参数.建立沉积过程热流本构方程,采用生死单元技术模拟金属沉积,基于APDL语言进行编译加载,实现激光金属沉积3D热-力顺序耦合有限元模拟.分析沉积路径对薄壁结构热分布和残余应力场分布不同模式的影响.结果表明:直壁结构拐角局部存在超过工件拉伸强度的残余拉应力,从而导致裂纹生成;与单向沉积路径不同,之字形沉积路径在沉积层中诱导不同符号的残余切应力;单向沉积壁温度梯度相对较低,其残余应力略低于之字形沉积壁,但成形结构件的整体质量较低;残余应力计算结果与实验测量值相吻合,可为特定零件几何形状沉积提供参考. 展开更多
关键词 H13工具钢 激光金属沉积 热流本构方程 3D热-力顺序耦合有限元 残余应力场
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钛/钢激光焊接头中脆性化合物调控研究进展 被引量:2
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作者 张义福 张华 +2 位作者 苏展展 朱政强 潘际銮 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期116-123,共8页
钛合金/钢异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材理化性能差异,导致焊接难度大。综述了激光深熔焊在钛合金/钢异种金属焊接中的优势及国内外研究进展;分析焊接时出现的关键问题,并就界面金属间化合物(IMCs)调控方法进行系... 钛合金/钢异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材理化性能差异,导致焊接难度大。综述了激光深熔焊在钛合金/钢异种金属焊接中的优势及国内外研究进展;分析焊接时出现的关键问题,并就界面金属间化合物(IMCs)调控方法进行系统讨论;介绍了多物理场耦合相场法在焊接模拟中的问题及研究状况;简述耦合流场的相场法显微组织模拟存在的问题,并对问题进行展望。 展开更多
关键词 钛合金/不锈钢异种金属 激光深熔焊 金属间化合物(IMCs) 相场法
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扭转变形与退火处理对再生铜杆显微组织和性能的影响
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作者 陈燕飞 朱政强 杨群义 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期57-63,共7页
对采用火法精炼高导电(FRHC)废杂铜精炼工艺+连铸连轧工艺制备的直径8 mm再生铜杆进行720℃扭转变形和500℃×60 min退火处理,研究了扭转变形和退火处理对其显微组织、力学性能和导电性能的影响。结果表明:在连铸连轧过程中再生铜... 对采用火法精炼高导电(FRHC)废杂铜精炼工艺+连铸连轧工艺制备的直径8 mm再生铜杆进行720℃扭转变形和500℃×60 min退火处理,研究了扭转变形和退火处理对其显微组织、力学性能和导电性能的影响。结果表明:在连铸连轧过程中再生铜杆组织中产生孪晶,扭转变形导致的孪晶交叉、孪晶与位错等的交互作用使得晶粒发生细化;扭转变形后再生铜杆的抗拉强度由未扭转变形的215 MPa提高到273 MPa,但断后伸长率由40%降低到21%,硬度增大,导电率由99.37%IACS降低至86.78%IACS;再进行退火处理后,再生铜杆组织形成尺寸更均匀的等轴晶,抗拉强度降至208 MPa,断后伸长率提高到55%,硬度降低,导电率增至98.21%IACS。 展开更多
关键词 电工铜杆 扭转剪切 晶粒细化 孪晶 塑性
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紫铜波导孔道放电加工
5
作者 王官明 朱政强 +1 位作者 杨亚楠 李阳 《南昌大学学报(工科版)》 CAS 2019年第2期168-172,共5页
分析了对紫铜放电加工的机制,选择纯钨为配对的电极,提出用电火花轮廓铣削加工方法来加工紫铜波导孔道并设计放电方法。对紫铜孔道放电加工试验表明:纯钨棒电极对紫铜孔道放电加工电极损耗小、加工精度高,对保证波导孔加工部位的尖角形... 分析了对紫铜放电加工的机制,选择纯钨为配对的电极,提出用电火花轮廓铣削加工方法来加工紫铜波导孔道并设计放电方法。对紫铜孔道放电加工试验表明:纯钨棒电极对紫铜孔道放电加工电极损耗小、加工精度高,对保证波导孔加工部位的尖角形状和光顺性优势明显,并能有效避开纯钨电极制作这一难点。为射电波导孔放电加工作了有益探索,并对紫铜放电加工提供了方法与策略。 展开更多
关键词 紫铜 波导孔 放电加工
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铜/铝极耳超声波焊接响应曲面优化分析 被引量:5
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作者 张义福 张华 +2 位作者 况菁 朱政强 潘际銮 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1842-1847,共6页
采用响应曲面法,设计锂电池铜/铝极耳异质金属超声波焊接试验,使用逐步回归法筛选出对响应值影响显著的因子,建立多元非线性回归数学模型。采用SEM、EDS、XRD、3D景深显微分析及显微硬度仪研究最优参数下铜/铝焊接接头的微观组织形貌、... 采用响应曲面法,设计锂电池铜/铝极耳异质金属超声波焊接试验,使用逐步回归法筛选出对响应值影响显著的因子,建立多元非线性回归数学模型。采用SEM、EDS、XRD、3D景深显微分析及显微硬度仪研究最优参数下铜/铝焊接接头的微观组织形貌、相结构、景深及硬度的变化规律,理解其连接机理和金属间化合物(IMCs)生成机制。结果表明:各工艺参数对拉剪力的影响有着非常复杂的交互作用,最优参数下连接界面实现无缺陷完全结合;高应变率加快了连接界面析出厚度约8μm的Cu9Al4、CuAl和CuAl2IMCs相层;塑性变形在整个薄板厚度间传播,剧烈塑性变形促进了位错增殖,形成了由纳米晶和非晶相组成的过渡层;工件连接强度取决于机械互锁、纳米晶和非晶相过渡层与互扩散的综合作用。 展开更多
关键词 响应曲面法 铜/铝极耳 超声波焊接 连接机理 金属间化合物
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焊接方法对奥氏体不锈钢焊接接头应变强化性能的影响 被引量:4
7
作者 苏展展 朱政强 +2 位作者 张义福 张华 蒋六保 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期5-10,共6页
采用气体保护焊(MAG)和等离子弧焊(PAW)/钨极氩弧焊(TIG)复合焊进行06Cr19Ni10奥氏体不锈钢焊接,对这两种焊接接头进行应变量为8%的应变强化处理。研究显微组织、冲击断口形貌、力学性能的变化规律,确定不同焊接方法、应变强化工艺与接... 采用气体保护焊(MAG)和等离子弧焊(PAW)/钨极氩弧焊(TIG)复合焊进行06Cr19Ni10奥氏体不锈钢焊接,对这两种焊接接头进行应变量为8%的应变强化处理。研究显微组织、冲击断口形貌、力学性能的变化规律,确定不同焊接方法、应变强化工艺与接头性能的关系。结果表明:应变强化使母材形成少量马氏体组织,改变了接头组织形态、含量与分布;应变强化使接头屈服强度增大,且各力学性能均高于标准极小值;PAW/TIG复合焊可获得较优焊接接头,而应变强化使MAG焊焊接接头冲击韧性显著提高且更优;该技术使PAW/TIG复合焊焊接接头显微硬度增幅明显。 展开更多
关键词 应变强化 低温压力容器 气体保护焊 PAW/TIG复合焊 组织性能
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紫铜超声波焊接微观结构演变及再结晶研究 被引量:3
8
作者 肖乾坤 朱政强 李铭锋 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期10157-10161,共5页
三维金属波导元件(包含接收信号孔、本振信号孔和耦合孔)是下一代射电望远镜的关键器件。超声增材为制备该波导元件提供了一种全新的方法,而紫铜薄片的有效焊接是该方法中最关键的工艺之一。当前对紫铜超声波的研究主要集中在焊接参数... 三维金属波导元件(包含接收信号孔、本振信号孔和耦合孔)是下一代射电望远镜的关键器件。超声增材为制备该波导元件提供了一种全新的方法,而紫铜薄片的有效焊接是该方法中最关键的工艺之一。当前对紫铜超声波的研究主要集中在焊接参数优化上,鲜有关于紫铜超声波焊接再结晶的研究。本工作采用电子背散射衍射(EBSD)技术观察紫铜超声波点焊的微观组织结构以及织构变化,研究紫铜超声波点焊的再结晶过程。结果表明:超声波焊接作用下紫铜焊接界面处的平均尺寸从20μm减小到1~2μm,说明超声波焊接细化了界面处晶粒;原始紫铜基体内主要包含具有大角度晶界(HAGBs)的粗大晶粒,而紫铜焊接接头界面处则出现了大量的小角度晶界(LAGBs)、亚晶和细小的等轴晶粒;原始紫铜中主要存在着铜型织构{112}〈111〉以及立方织构{001}〈100〉,而超声焊接后试样的织构主要有剪切织构{111}〈143〉、{111}〈110〉与{221}〈122〉,其中在焊接界面处存在大量重新生成的细小立方织构{100}〈001〉和剪切织构{111}〈110〉;在应变较小区域,通常发生不连续动态再结晶DDRX,此时再结晶形核方式为晶界弓出形核方式,而在应变较大区域则以连续动态再结晶CDRX为主,再结晶形核方式与亚晶相关。 展开更多
关键词 紫铜 超声波焊接 EBSD 再结晶 织构
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冷喷涂Zn中间层对Mg/Al异种金属超声波焊接性能的影响 被引量:2
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作者 李阳 朱政强 杨亚楠 《热加工工艺》 北大核心 2020年第7期29-32,共4页
Mg/Al异种金属超声波焊接(USW)是当前研究的热点问题,但在焊接过程中形成的金属间化合物(IMC)导致接头强度较低。为提高接头强度,预先利用超音速冷喷涂技术在Mg板表面喷涂Zn粉作为中间层,后进行超声波点焊试验,分析了接头的微观组织和... Mg/Al异种金属超声波焊接(USW)是当前研究的热点问题,但在焊接过程中形成的金属间化合物(IMC)导致接头强度较低。为提高接头强度,预先利用超音速冷喷涂技术在Mg板表面喷涂Zn粉作为中间层,后进行超声波点焊试验,分析了接头的微观组织和力学性能。研究表明:无中间层接头界面出现了大量的Mg-Al系金属间化合物Al12Mg17,含Zn中间层接头界面中存在延性金属间化合物MgZn2。Zn中间层有效阻止了Mg/Al相互扩散,抑制了Mg-Al系IMC的生成,提升了接头的性能,与无中间层接头相比,最大拉伸剪切载荷提升11.5%,剥离强度提升了29.5%。 展开更多
关键词 Mg/Al异种金属 超声波点焊 冷喷涂 IMC层
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中锰TRIP钢电阻点焊研究进展与展望 被引量:1
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作者 刘腾 朱政强 吴蔺峰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期156-162,共7页
面对日益严峻的环境问题,汽车工业应进一步减轻整车质量以实现节能减排的目标。传统质轻高强钢,如双相钢(DP)、相变诱发塑性钢(TRIP)和奥氏体钢等,因生产成本高、强塑积较低和冶金等问题限制了其应用。中锰TRIP钢强塑积可达30GPa%~60GP... 面对日益严峻的环境问题,汽车工业应进一步减轻整车质量以实现节能减排的目标。传统质轻高强钢,如双相钢(DP)、相变诱发塑性钢(TRIP)和奥氏体钢等,因生产成本高、强塑积较低和冶金等问题限制了其应用。中锰TRIP钢强塑积可达30GPa%~60GPa%,实现了优异综合力学性能与质轻特点的良好结合,在车身轻量化方面具有极广的应用前景。本文从中锰TRIP钢微观组织演变规律与形变机理出发,探讨影响其电阻点焊接头质量的主要因素,概述了母材化学成分、微观结构、熔核几何尺寸和焊接工艺等方面对其质量的影响。通过分析焊接过程中奥氏体的马氏体相变、晶粒尺寸、形貌等特征,揭示了影响中锰TRIP钢焊点热影响区韧性的内在因素。综述了近年来先进高强钢(AHSS)的研究,阐述了AHSS三种典型焊点失效模式、失效内在机制与其影响因素,重点关注了焊点在拉剪试验中的断裂行为,提出了一种通过预测临界熔核尺寸以保证拔出失效(Pull-out failure,PF)的方法。最后,总结了焊后改性方面的最新研究,并展望了未来中锰TRIP钢电阻点焊的研究热点与方向。 展开更多
关键词 中锰TRIP钢 电阻点焊 微观组织 失效模式
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紫铜超声波焊接工艺及成形机制 被引量:1
11
作者 肖乾坤 朱政强 李铭锋 《南昌大学学报(工科版)》 CAS 2019年第3期281-284,296,共5页
研究了T2紫铜超声波焊接的工艺及成形机制,采用拉伸试验研究了不同焊接时间和不同焊接压力下焊接接头的力学性能,采用光学显微镜观察接头金相组织,采用电子背散射衍射(EBSD)观察接头晶粒变化。结果表明:焊接压力及焊接时间对金属焊接质... 研究了T2紫铜超声波焊接的工艺及成形机制,采用拉伸试验研究了不同焊接时间和不同焊接压力下焊接接头的力学性能,采用光学显微镜观察接头金相组织,采用电子背散射衍射(EBSD)观察接头晶粒变化。结果表明:焊接压力及焊接时间对金属焊接质量有重大影响,当焊接时间为500ms、焊接压力为0.5MPa、焊接功率为1400W时,接头的力学性能最高,焊缝结合最好;在超声波焊接过程中,焊接界面先出现机械嵌合,随着焊接能量的增加,最后达到原子间的结合;焊接界面处由于发生动态再结晶,形成了大量细小无畸变新晶粒,亚晶形核是再结晶形核的一种重要形式。 展开更多
关键词 T2紫铜 焊接时间 焊接压力 力学性能 成形机制
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钨极氩弧搭接焊钽片接头的显微组织
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作者 陈燕飞 赖华生 +3 位作者 朱政强 文小强 袁德林 王玉香 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期31-35,41,共6页
采用钨极氩弧焊对0.6mm厚钽片进行搭接焊,研究了焊接接头的显微组织。结果表明:焊缝成形良好;上层钽片上表面、上下钽片接触面处和下层钽片下表面处均出现了氧化层;在焊接热作用下,热影响区发生动态再结晶,母材的晶粒由原始细长状转变... 采用钨极氩弧焊对0.6mm厚钽片进行搭接焊,研究了焊接接头的显微组织。结果表明:焊缝成形良好;上层钽片上表面、上下钽片接触面处和下层钽片下表面处均出现了氧化层;在焊接热作用下,热影响区发生动态再结晶,母材的晶粒由原始细长状转变为等轴状,且晶粒粗化;氩气并不能完全隔绝空气,焊缝不同区域发生不同程度的氧化,由未氧化或氧化程度较轻的浅色物质与氧化程度较重的深色物质混合组成,浅色物质呈珊瑚状形貌。 展开更多
关键词 钽片 搭接焊 钨极氩弧焊 氧化 珊瑚状形貌
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B87MnQL盘条电阻对焊接头性能及缺陷分析
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作者 李铭锋 朱政强 +2 位作者 周生根 李海洲 潘东 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期108-112,共5页
采用电阻对焊进行B87MnQL盘条对接试验,利用金相显微镜,扫描电镜,显微硬度计和万能试验机等研究焊接电流和回火次数对接头性能的影响。结果表明:随焊接电流的增加,接头抗拉强度先增后减,当焊接电流为1 665 A(75%档)时,接头经2次回火后... 采用电阻对焊进行B87MnQL盘条对接试验,利用金相显微镜,扫描电镜,显微硬度计和万能试验机等研究焊接电流和回火次数对接头性能的影响。结果表明:随焊接电流的增加,接头抗拉强度先增后减,当焊接电流为1 665 A(75%档)时,接头经2次回火后抗拉强度达最大值,为1 161 MPa;焊接后接头的断裂形式为脆性断裂,显微组织为粗大的过热组织且有大量脆、硬的渗碳体,显微硬度高于母材;2次回火后接头的断裂形式为具有一定塑性的准解理断裂,过热组织和脆性碳化物得到有效消除,晶粒得到细化,强度和塑性得到提升而显微硬度下降。 展开更多
关键词 电阻对焊 B87MnQL盘条 回火处理 焊接接头 显微组织
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Microstructure,properties and first principles calculation of titanium alloy/steel by Nd: YAG laser self-fluxing welding 被引量:11
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作者 Zhang Yifu Zhang Hua +1 位作者 zhu zhengqiang Pan Jiluan 《China Welding》 EI CAS 2018年第3期1-10,共10页
The experiment of Nd: YAG pulsed laser self-fluxing welding for 304 stainless steel/Ti6Al4V titanium alloy dissimilar metal was carried out. The microstructure properties of welded joint were analyzed by SEM, EDS and... The experiment of Nd: YAG pulsed laser self-fluxing welding for 304 stainless steel/Ti6Al4V titanium alloy dissimilar metal was carried out. The microstructure properties of welded joint were analyzed by SEM, EDS and XRD. The equilibrium lattice constants, enthalpies of formation, cohesive energies, mechanical properties, Debye temperatures and valence electron structures of Ti-Fe intermetallic compounds (IMCs) were calculated by the first principle pseudopotential plane wave method based on density functional theory (DFT). According to the thermodynamic data of Ti-Fe-Cr compounds, the Gibbs free energy per mole of compound at different temperatures was calculated and their thermal stability was compared. The results show that there are no macroscopic cracks in the welded joints, and the IMCs distributed evenly along the welding interface exhibits 3 distinct layers of microstructure with different colors. The welds interface generates IMCs of TiFe, TiFe 2 and a small amount of Ti 5Cr 7Fe 17 IMCs. Ti-Fe IMCs with high thermodynamic stability and easy alloying formation. The results of Gibbs free energies show that the sequence of precipitates in the interface is Ti 5Cr 7Fe 17 , TiFe 2 and TiFe in high temperature during the metallurgical reaction. The G/B values of Ti-Fe IMCs are greater than the critical value of 0.5, indicating that it is an intrinsic brittleness. 展开更多
关键词 Nd:YAG pulsed laser self-fluxing welding titanium alloy stainless steel first-principle calculation
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6061-7075异种铝合金搅拌摩擦焊接件表面整体陶瓷防护膜的制备
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作者 吴蔺峰 朱政强 +2 位作者 陈燕飞 宋晓村 周吉学 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2022年第7期92-97,共6页
通过微弧氧化处理,使6061与7075铝合金的搅拌摩擦焊接件(连接件)被一层陶瓷膜整体包裹,通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和电化学工作站等分析了母材和焊缝区表面膜层的形貌和成分,并基于检测结果推导了整体陶瓷膜的生长... 通过微弧氧化处理,使6061与7075铝合金的搅拌摩擦焊接件(连接件)被一层陶瓷膜整体包裹,通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和电化学工作站等分析了母材和焊缝区表面膜层的形貌和成分,并基于检测结果推导了整体陶瓷膜的生长机制。结果表明:整体微弧氧化后,连接件表面的膜层是致密的;6061和7075表面膜主要成分为α-Al_(2)O_(3)、γ-Al_(2)O_(3)和少量的Al_(2)SiO_(5),而焊缝区则主要由α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)组成;微弧氧化降低了连接件不同区域间的腐蚀电位差,显著提高了连接件整体的耐蚀性。 展开更多
关键词 整体微弧氧化 陶瓷膜 异种金属连接件 搅拌摩擦焊 焊接接头
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钙热还原钇渣回收制备铝-钇中间合金的研究
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作者 陈燕飞 朱政强 +2 位作者 徐玉友 吴世勇 赖华生 《中国稀土学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期304-314,I0004,共12页
钙热还原渣中一般残留一定量的稀土氟化物和稀土金属,具有较好的回收价值。但针对高丰度、廉价稀土钇渣的湿法回收工艺成本较高,所得产物价值较低,造成了钙热还原钇渣的回收难题。本工作通过设计精密的回收体系,采用火法回收钇渣中残留... 钙热还原渣中一般残留一定量的稀土氟化物和稀土金属,具有较好的回收价值。但针对高丰度、廉价稀土钇渣的湿法回收工艺成本较高,所得产物价值较低,造成了钙热还原钇渣的回收难题。本工作通过设计精密的回收体系,采用火法回收钇渣中残留的稀土元素形成稀土金属,并在热还原过程中,促使还原得到的金属Y向金属Al中扩散,从而一步得到Al-Y中间合金。研究结果表明,钙热还原钇渣中残留的YF_(3)达12.51%(质量分数),且钇渣中夹杂了大量小尺寸的稀土金属。相应的回收实验发现,将熔炼温度设为1550℃,金属Ca的添加量为理论值的1.15倍时,钙热还原钇渣中Y元素的回收率达85%,所得到的Al-Y中间合金中形成了大量的Al_(3)Y_(5),Al_(43)Y_(6)W_(4)和Al_(4)Ca析出相。这些结果对于开发稀土冶炼渣的回收方法,促进稀土资源的高效利用具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 稀土 冶炼渣 中间合金 析出相
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锆/镍超声波焊接界面IMCs生长行为及其性能分析 被引量:6
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作者 张义福 张华 +1 位作者 朱政强 潘际銮 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期283-289,共7页
锆/镍异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材热物理和化学性能存在较大差异,导致焊接难度大。超声波焊接作为一种固态连接工艺适应于异种金属焊接。研究不同焊接能量对锆/镍异质金属超声波焊接金属间化合物(IMCs)生长行为... 锆/镍异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材热物理和化学性能存在较大差异,导致焊接难度大。超声波焊接作为一种固态连接工艺适应于异种金属焊接。研究不同焊接能量对锆/镍异质金属超声波焊接金属间化合物(IMCs)生长行为与机械性能的影响机制。以锆箔、镍箔为原材料,采用焊接功率1600 W,通过改变焊接时间300,~400,~500,~600 ms调控焊接能量设计异质金属超声波焊接试验。使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射(XRD)、 3D景深显微分析、显微硬度仪及拉剪强度测试等研究微观组织形貌、相结构、景深及显微硬度的变化规律,确定焊接能量与接头拉剪强度之间的定量关系,理解其连接机理和IMCs生长历程。结果表明:接头触点区无明显宏观裂纹等缺陷;随焊接能量增大,触点区原子互扩散层迅速增厚并趋于稳态,过厚的IMCs层诱导产生新的焊接缺陷;在焊接能量640 J时高应变率加速连接界面析出厚度约3.2μm的Ni_7Zr_2, Ni_(10)Zr_7和NiZr_2 IMCs相层,析出顺序为:Ni_(10)Zr_7, Ni_7Zr_2, NiZr_2;塑性变形在整个薄板厚度间传播,剧烈塑性变形促进了位错增殖,形成了由纳米晶和非晶相组成的过渡层;工件连接强度取决于机械互锁、纳米晶和非晶相过渡层与互扩散的综合作用。所获得的最优焊接工艺参数对提升接头力学性能和分析其界面组织变化具有重要意义。 展开更多
关键词 锆/镍异质金属 超声波焊接 金属间化合物 连接机制 IMCs生长历程
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基于第一性原理研究稀土Ce对镁合金的强化机制
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作者 陈燕飞 朱政强 汪光鑫 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3762-3776,共15页
随着稀土镁合金商业化应用的增加,利用高丰度稀土元素制备更低成本、更高性能的镁合金具有显著优势,但稀土元素的添加完全改变了基体镁合金的合金化顺序,因此,深入研究Ce元素对镁合金的强化机理很有必要。本工作通过第一性原理计算可能... 随着稀土镁合金商业化应用的增加,利用高丰度稀土元素制备更低成本、更高性能的镁合金具有显著优势,但稀土元素的添加完全改变了基体镁合金的合金化顺序,因此,深入研究Ce元素对镁合金的强化机理很有必要。本工作通过第一性原理计算可能存在的Mg-Ce、Al-Ce、Mg-Al强化相的热力学稳定性,采用SEM、XRD、EDS等实验手段分析所制备镁合金样品的物相组成,进而验证第一性原理计算结果,并推导关键稀土中间相的组成及析出顺序。接着,基于错配度理论探讨优先析出的第二相能否成为初生α-Mg的形核核心,揭示Ce元素对镁合金的变质机理;然后以温度为维度,借助Al-Ce、Mg-Al二元相图和Al-Ce-Mn三元相图将不同温度阶段的合金化反应与电负性理论相关联,从而简化多元合金体系中的复杂合金化问题,最终阐明Ce元素对镁合金强化作用机理。研究结果表明,Ce元素添加后将形成大量沿晶界或贯穿晶粒分布的针状或棒状Al_(11)Ce_(3)和Al_(10)Ce_(2)Mn_(7)相,但优先析出的Al_(11)Ce_(3)、Al_(10)Ce_(2)Mn_(7)相并不能作为初生α-Mg的形核核心,晶粒细化机制为晶界位置的第二相阻碍晶粒长大;拉伸实验结果表明,通过调节Ce元素的添加量形成适量Al-Ce相与Mg-Al相混合的结构有利于提高镁合金室温、高温力学性能。 展开更多
关键词 稀土 镁合金 强化机理 第一性原理
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Zr-Ni中间层对TC4钛合金/304SS不锈钢激光焊接头组织性能的影响 被引量:12
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作者 张义福 张华 +2 位作者 苏展展 朱政强 潘际銮 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1137-1145,共9页
钛合金/不锈钢异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材理化性能差异,导致焊接难度大。根据金属元素冶金相容性选用Zr-Ni组合结构设计填充金属,并使用超声波焊接方法制备填充材料。研究Zr-Ni中间层对TC4/304SS Nd:YAG(掺钕... 钛合金/不锈钢异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材理化性能差异,导致焊接难度大。根据金属元素冶金相容性选用Zr-Ni组合结构设计填充金属,并使用超声波焊接方法制备填充材料。研究Zr-Ni中间层对TC4/304SS Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)脉冲激光焊接金属间化合物(IMCs)生长行为与机械性能的影响,确定填充材料的可行性。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)分析接头微观结构。使用显微硬度仪及抗拉强度测试评价接头力学性能。表明:在最优参数下TC4/304SS接头无宏观裂纹,沿界面均匀分布的IMCs呈现2层颜色明显不同的组织结构,焊缝生成了FeTi,Fe_(2)Ti和少量Ti_(5)Cr_(7)Fe_(17)IMCs,接头在正应力作用下发生脆性解理断裂;制备的Zr-Ni中间层有效阻隔了母材混合,边界形成的固溶体有助于提高接头强度,同时形成的Zr/Ni IMCs具有延展性,TC4/Zr-Ni/304SS接头抗拉强度达213.7 MPa。所制备的填充层对提升该异种金属接头力学性能和分析其焊缝组织变化具有重要意义。 展开更多
关键词 钛合金 不锈钢 Nd:YAG脉冲激光焊接 超声波焊接 Zr-Ni中间层
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AZ31Mg/6061Al超声波焊接及其界面性能分析 被引量:10
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作者 李铭锋 朱政强 +2 位作者 张义福 潘东 肖乾坤 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期577-584,共8页
镁和铝合金在现代工业中应用越来越广泛,但是其焊接性能差。超声波焊接作为一种固态连接方法在焊接镁铝异质合金方面具有其优越性。研究不同焊接工艺参数组合对AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接界面性能的影响机制。采用正交试验结合回... 镁和铝合金在现代工业中应用越来越广泛,但是其焊接性能差。超声波焊接作为一种固态连接方法在焊接镁铝异质合金方面具有其优越性。研究不同焊接工艺参数组合对AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接界面性能的影响机制。采用正交试验结合回归分析建立回归方程并优化设计AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接参数;利用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射仪(XRD)和3D景深显微分析等研究了接头的界面反应行为和结合性能。结果表明:在最佳参数下(功率WP=1400 W,时间t=700 ms,压力WF=1145.11 N)接头实现有效结合,连接面出现机械互锁并伴有少量不连续的金属间化合物(IMC)层,拉伸时失效形式为具有一定延性的Al侧断裂,拉剪力达1007 N;在高频振动和高应变率作用下加速了界面元素的互扩散速率;当焊接参数为功率WP=1600 W,时间t=900 ms,压力WF=1145.11 N时IMC层厚度达23μm;这种连续的IMC层由Al12Mg17和Al3Mg2两种脆性相组成,析出顺序为Al12Mg17, Al3Mg2,其中Al3Mg2具有更快的长大速度。IMC层是降低Mg/Al异质接头综合机械性能的主要因素。 展开更多
关键词 AZ31Mg/6061Al异质合金 优化设计 超声波焊接 IMC层
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