交流电弧超声对SiC_p/6061Al焊接接头的作用机理研究

为了改善SiCp/6061Al的焊接性能,在其焊接过程中引入了电弧超声技术.应用自主研制的交流电弧超声等离子焊接设备,以自制的Al-15Ti-3Si药芯焊丝为填充材料,在不同频率的电弧超声作用下对SiCp/6061Al进行了等离子弧原位焊接,研究了电弧超声对焊接接头的作用机理.实验结果表明:电弧超声可使新生Al3Ti相明显细化;在频率30、50和60 kHz下,Al3Ti被击碎为颗粒状或块状,并均匀分布在焊缝中;在频率20、40和70 kHz下,Al3Ti被部分击碎,且沿原有位置呈纵向分布在焊缝中.分析表明,电弧超声主要通过空化效应和声流效应的综合作用对Al3Ti相的形态及分布产生影响,同时这种综合作用受到电弧超声"谐振波群"现象的影响.

超声频电弧对SiC_p/6061Al等离子弧焊缝微观组织的影响

应用高通滤波器原理设计了一台隔离耦合装置,实现了交流弧焊电源与高频激励源的隔离与耦合,成功在交流电弧中激励出超声波.以自主研制的Al-5Ti-5Si药芯焊丝为填充材料对SiCp/6061Al基复合材料进行等离子弧原位合金化焊接,在不同频率电弧超声作用下研究了电弧超声频率对焊缝组织的影响.对比0(不加超声),30,40,50,60 kHz超声作用下的焊缝组织发现,随着频率的提高,焊缝中的Al3Ti相形貌得以改善,从长条状变为断续短棒状;新生颗粒增强相AlN,TiN增多,且分布更为均匀;晶间偏析富Si相也随频率的提高而大幅减少.

SiC_p/6061Al原位合金化焊接增强相界面微结构分析

以Al-5Ti-5Si药芯焊丝为填充材料的SiCp/6061铝基复合材料,在交流电弧超声作用下进行等离子弧原位焊接,利用TEM和HRTEM测试手段研究了焊后新生增强相与基体的微界面结构,结果表明:所有新生增强相尺寸都有所减小,并且新生相与铝存在Al3Ti(020)∥Al(002),Al3Ti[001]∥Al[100],AlN[100]∥Al[100]的位相关系。细小的Al3Ti,TiC,Si以及AlN相与基体的结合界面干净无任何反应物生成,与基体Al原子错配度低的新生相还可作为铝的异质形核核心,细化基体晶粒。焊接接头最大抗拉强度为92.69MPa,达到母材强度的62%。