光纤激光焊接5052铝合金镁元素烧损研究

为了研究铝合金激光焊接过程中镁元素的蒸发烧损,采用特殊设计的实验装置采集了激光深熔焊接5052铝合金过程中孔内等离子体的光谱信号,并用电子探针显微分析仪检测了焊缝中的镁元素。发现激光焊接工艺参量对工件表面的镁元素等离子体信号强度的影响很大,小孔中各位置的光谱强度是变化的,在小孔的径向方向MgⅠ的相对强度逐渐减小,而在小孔的深度方向先增加后降低;焊缝区镁元素含量的变化趋势与光谱强度的变化趋势相反。结果表明,采用光谱仪能够监测激光焊接铝合金过程中镁元素的烧损;小孔中不同位置处镁元素的烧损主要由各位置吸收的激光能量决定,材料吸收的激光能量越高,镁元素的烧损越大。

铝合金脉冲激光焊Mg元素烧损行为及接头硬度分布

采用Nd:YAG脉冲激光对1mm厚5A05铝合金板进行焊接,结合激光焊物理过程,研究和分析了焊接工艺参数(脉冲能量、脉冲宽度、焊接速度和离焦量)对Mg元素烧损和焊缝熔深的影响,以及焊缝中Mg元素含量的变化和接头的硬度分布.结果表明,Mg元素烧损受熔池搅拌作用的影响,随搅拌作用增强和焊缝熔深的增加,焊缝中Mg元素烧损率减小;受Mg元素含量和冷却速度影响,焊接接头硬度在熔合线附近具有最大值,在焊缝中从表面到熔池底部硬度先减小再增大.

Al-Mg-Si6082合金氩弧焊焊接接头的气孔与合金元素烧损

对3和10mm厚的Al-Mg-Si6082合金分别进行了TIG焊和MIG焊,获得了成形良好、表面无缺陷的焊接接头.通过对焊缝进行金相试验,研究了TIG焊和MIG焊时焊缝中气孔的种类与差异,并分析了产生气孔差异的原因;通过对Mg,Si合金元素成分含量的测定,揭示出了Mg,Si合金元素氩弧焊时的烧损规律.结果表明,MIG焊时,焊缝中易出现皮下气孔、肩下气孔和心气孔;Mg,Si元素在焊缝中部的烧损最为严重,越靠近热影响区元素的烧损程度越轻;Mg元素的烧损率明显高于Si元素;MIG焊时,Mg,Si元素的烧损率与弧长成反比.

不同渣系及平衡时间对C-HRA-3合金元素烧损及夹杂物特征影响

本文通过渣金平衡试验,借助冶金学原理、FactSage热力学计算、扫描电镜观察等理论和方法,研究了3种不同组元含量CaF_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO-MgO-TiO_(2)-ZrO_(2)六元渣系及5个不同渣金平衡时间(20、40、60、120、180 min)下C-HRA-3合金中元素含量及夹杂物特征的变化。结果表明,渣金平衡试验后,C-HRA-3合金中Al、Ti、Zr含量降低,Si含量上升,而B含量保持小范围波动。预熔渣中TiO_(2)和ZrO_(2)含量增加,可明显减轻合金中Ti、Zr烧损,而Al含量变化较小。当平衡时间在0~40 min时,Al、Ti含量分别降低了14.29%和20.59%,Zr含量变化幅度最大,迅速降低了54.55%;而平衡时间超过40 min时,Al、Ti、Zr含量在较低水平波动变化。渣金平衡时间延长可使C-HRA-3合金中夹杂物数量减少,对夹杂物平均直径及不同粒径数量比例影响不大,其类型主要为球形或近球形的Al_(2)O_(3)和Mg O及棱角状Ti N夹杂,且在凝固过程易析出大尺寸一次碳化物。研究表明,在电渣重熔冶炼生产C-HRA-3合金的过程中应严格控制渣中SiO_(2)等杂质含量并适当添加TiO_(2)和ZrO_(2)组元,注意过程中Al含量的补加及冶炼保护气氛良好,提高电渣锭的冷却强度。

增材制造记忆合金的元素烧损行为及其补损分析

在剖析增材制造过程中记忆合金元素烧损行为的基础上,以自制粉芯丝材为原料,采用电弧熔融沉积工艺制备了不同Mn,Si含量的系列Fe Mn Si Cr Ni合金,求解了Mn和Si两种易烧损元素的烧损率,拟合了烧损率与设计含量之间关系的数学模型,并通过合金的熔融沉积试验对该模型进行了验证.结果表明,增材制造记忆合金元素烧损的主要形式为低沸点元素的选择性蒸发,其绝对烧损率与合金中所有易烧损元素设计成分近似呈现线性关系;验证试验结果显示,通过该模型设计所获得的记忆合金成分误差不超过4%,表明该理论模型具有较高的精度,可用于指导增材制造记忆合金成分的准确控制.

水电钢电渣重熔过程中Al元素烧损研究

根据电渣重熔生产过程中Al元素烧损机理,归纳了影响Al元素烧损的三大因素,并通过采取增加保护性气氛、控制自耗电极埋入深度、向重熔渣池加入金属铝的措施,有效减少了Al元素的烧损,并科学地制定了水电钢电渣重熔母材Al元素含量标准。

中频感应炉冶炼合金工模具钢的成分控制和合金元素烧损探析

以科研，生产中的工模具钢为对象，其中以５％Ｃｒ型热作模具钢４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１（即Ｈ１３）的批生产数据为重点，通过统计分析得出：中频感应炉冶炼合金工模具钢有诸多优点，化学成分控制准确可靠，合金元素烧损少，除Ｓｉ以外，其它元素收得率均高于９５％，主要技术经济指标良好。

考虑元素烧损和仓储成本的特种铝合金配料优化

配料计算是特种铝合金熔炼的重要准备工序,直接影响产品的最终性能.为提高产品质量和配料效率,降低原料和仓储物流成本,建立考虑元素烧损和旧料循环利用等因素的特种铝合金配料优化模型.针对该模型的目标多样性和非线性等特点,设计以投料量和投料时间为决策变量的实数编码规则,提出一种基于第3代非支配遗传算法并融入分布式估计策略的多目标优化算法用于求解该模型.通过基于真实生产数据的仿真实验进行模型和算法验证.实验结果表明,所提出模型能够有效地解决特种铝合金配料优化问题,与传统的多目标优化算法相比,所提出求解算法能够获得更优的结果.

基于温度场模拟的镁合金SLM元素烧损行为

镁合金在选区激光熔融(SLM)成型过程中,由于Mg元素蒸汽压较高,熔沸点较低,在高能量激光束作用下极易出现烧损并产生大量烟尘。为有效抑制镁合金SLM成型过程中的元素烧损,提出了烧损速率与工艺参数关系建模方法,首先通过SLM温度场仿真建立工艺参数与温度之间的关系模型,然后结合气体动力学与热力学理论建立元素烧损速率与温度之间的解析关系模型,最终建立工艺参数与元素烧损速率之间的关系模型。研究发现在激光功率为70~90W、扫描速度为300~500mm/s时烧损速率较小。对该窗口进行SLM成型实验验证,发现在此窗口下烟尘量明显减少,成型件性能提高,且在激光功率为85 W、扫描速度为400mm/s时试件的平均抗拉强度为324.1 MPa,延伸率为10.12%。

AZ91D镁合金在激光选区熔化成形中的元素烧损

利用OM,SEM,EDS,XRF和XRD等方法研究了AZ91D镁合金在激光选区熔化中的元素烧损机制以及烧损对成形试样化学成分、显微组织及力学性能的影响.结果表明,成形试样中Mg的相对含量(86.61%~88.68%)低于粉末原料中Mg的相对含量(90.63%),而其Al的相对含量(10.40%~12.56%)则高于后者(8.97%).该结果与基于Langmuir模型的计算结果相符,表明在激光作用下主要是Mg发生了烧损.成形试样的Mg与Al质量比h随激光体能量密度EV的增加呈现先上升后下降并最终趋于稳定的演变规律.采用55.6 J/mm^3的EV所成形试样(试样No.8)的h值最接近粉末原料.使用回归分析法建立了h与EV的解析关系,其拟合度指标系数R^2为0.858.成分变化最为显著之一的成形试样No.1(采用166.7 J/mm^3的EV所成形)与压铸态AZ91D的组织特征相似,均为b-Mg17Al12相呈网状分布于a-Mg基体间的典型凝固组织.但成形试样No.1的bMg_(17)Al_(12)相含量及其a-Mg基体中Al的固溶量明显高于压铸态AZ91D.成分变化导致成形试样No.1的拉伸强度及显微硬度得到提升,但使其延伸率有所下降.

Inconel718高温合金电渣重熔铝钛元素烧损热力学分析

为了研究Inconel718高温合金电渣重熔过程中渣系各组元对合金中易氧化元素铝、钛的影响,以五元渣系CaF_2-CaO-Al_2O_3-MgO-TiO_2为基,通过分子与离子共存理论,根据渣金界面中各组元的平衡反应和物质守恒,建立了Inconel718高温合金电渣重熔过程中渣金界面铝、钛元素氧化反应的热力学模型。通过分析该模型并对模型结果进行渣金平衡验证试验,验证了模型的有效性。研究结果表明,渣中CaF_2、MgO质量分数的变化对合金中铝、钛元素的影响很小;渣中Al_2O_3有烧钛增铝的作用,TiO_2有烧铝增钛的作用,CaO能够抑制铝元素的烧损;能够有效减少Inconel718高温合金电渣重熔过程中铝、钛元素烧损的渣系配比为CaO质量分数为20%～25%、TiO_2质量分数为4%～6%、MgO质量分数为1%～4%、CaF_2质量分数为50%～60%、Al_2O_3质量分数为15%～20%。

电子束焊接5A06铝合金接头Mg元素蒸发烧损行为分析

研究了5A06铝合金电子束焊接后熔池内Mg元素的分布及其对焊缝硬度的影响,并分析了焊接工艺参数对Mg元素烧损行为的影响。结果表明,在接头区域随着熔深的增加,Mg元素含量增加,即烧损程度减小,同时显微硬度增大;随着加速电压和束流的增加,熔深增加,Mg元素烧损率降低;随着焊接速度增加,Mg元素烧损率降低,熔深却减小。为减小Mg元素烧损,在电子束焊时可适当增加焊接的加速电压与束流、加快焊接速度。

电子束焊接5A06铝合金接头镁元素蒸发烧损行为分析

5A06铝合金是常用的工程材料，镁是其主要强化元素。在电子束焊接过程中，有部分镁成为金属蒸气逸出熔池而烧损，这对5A06铝合金焊接区域的力学性能将带来不利影响。结合某压力容器的生产，研究了5A06铝合金电子束焊接时焊缝中镁元素含量的变化规律及对材料硬度的影响，以及焊接参数对镁元素烧损的影响规律。

电渣重熔10Ni3MnCuAl钢中Al元素的均匀性控制

通过对10Ni3MnCuAI两组电渣重熔试验后的取样数据进行分析,钢锭头、尾部AI元素烧损严重且成分不均的主要原因在于渣料中的不稳定变价氧化物以及重熔过程中的气相传氧导致AI的氧化反应。冶金热力学计算表明,所引起AI元素烧损的化学反应均向右进行,通过在渣中及重熔过程中补加AI粉使得电极在重熔过程中AI元素烧损得到有效控制,钢锭中AI元素分布更加均匀。

航宇铝合金结构激光焊

激光焊接由于具有诸多优点,成为航宇铝合金结构连接制造技术的发展趋势。但是激光焊接铝合金仍然存在着激光吸收率低、气孔、裂纹及合金元素烧损等问题。

钛合金冷凝管焊缝裂纹修复技术

安装于电镀槽外的钛合金冷凝管焊缝出现裂纹,发生泄漏,导致冷却介质压力下降,冷却效果降低,设备报警。钛合金焊缝出现裂纹,并经冷却介质污染,修复的成功率很低,且设备经过多年服役,其他焊缝也可能会发生泄漏。经采用特殊的焊接工艺过程,避免了修补焊缝出现裂纹和气孔,在1.2 MPa的压力试验下无泄漏。

选区熔化3D打印TiAl基合金的研究现状及展望

TiAl基合金(TiAl基金属间化合物),被认为是一种理想的新型轻质高温结构材料,在当代民用工业、兵器工业以及航空航天等领域具有广阔的应用前景。然而TiAl基合金脆性较大,传统的成形方法难以制备出复杂结构的构件,严重制约了该合金的推广与应用。选区熔化3D打印是按照CAD模型的分层切片数据,以激光或者电子束为高能量热源逐层扫描熔化粉末,逐层堆积,直接实现构件的制造,代表了TiAl基合金成形最前沿、最新颖的技术。基于激光选区熔化成形(SLM)与电子束选区熔化成形(SEBM)制备TiAl基合金的最新研究成果,重点归纳了成形过程中常见缺陷的形成原因以及控制措施,详细阐述了工艺参数对成形质量、微观组织以及力学性能的影响规律,然后对比分析了SLM和SEBM制备TiAl基合金的优缺点。国内外的研究结果表明,控制TiAl合金的开裂倾向是SLM制备TiAl合金需要解决的首要问题,也是提高成形件致密度,改善力学性能的基础;而SEBM技术通过工艺优化,能够较好地抑制TiAl合金的开裂,获得高致密度成形件,其力学性能可以达到传统锻件、铸件的水平,更加适合TiAl合金的3D打印。最后对选区熔化3D打印TiAl基合金的研究方向提出了建议。

LNG用低温高锰钢及其焊接技术发展

随着国际LNG产业的迅猛发展,对LNG储运低温材料的需求日益增加。为了兼顾服役性能和制造成本,Mn元素含量为20%~28%的低温高锰钢得到关注。该钢种采用Mn元素替代Ni元素,并添加适量的C、N、Cu等元素,在控制成本的同时获得良好的组织稳定性和低温强韧性,具有广阔的应用前景。低温高锰钢焊接时易出现热裂纹、元素烧损以及接头低温性能下降等问题,对焊接材料开发和焊接工艺优化提出了较高要求。加强对LNG船用低温高锰钢及其焊接技术的研发,有助于提高我国船舶制造企业的国际竞争力。

基于响应曲面法的铝合金激光封边焊接

采用响应曲面法对2A12铝合金激光封边焊接进行了研究,结果表明,2A12铝合金激光封边焊接焊缝几何特征的主要影响因素依次为离焦量、焊接速度和激光功率.2A12铝合金激光封边焊缝的显微组织自熔合线向上依次呈现较粗大的胞状树枝晶、细小的胞状树枝晶和等轴晶.在熔合线附近和过渡区域,强化相沿晶界分布;而在焊缝中心区域,还有少量强化相分布于晶粒内部.与正离焦量相比,负离焦量时,焊缝的晶粒尺寸较大并且镁元素烧损也更加严重,使得强化相CuMgAl_(2)含量降低,导致强化效果减弱和焊缝硬度降低.离焦量为+2 mm和−2 mm时,激光封边焊接的气密性均良好.

镍基耐蚀合金带极电渣堆焊工艺的试验及应用

0前言 带极电渣堆焊因其具有生产效率高、母材稀释率低、合金元素烧损少、表面质量好等优点，在压力容器的堆焊中得到了广泛应用。本文介绍了带极电渣堆焊的工艺特点和规范参数的确定，