纵向直流磁场对Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织及力学性能的影响

研究了0-0.15 T的纵向直流磁场对长周期结构增强Mg97Y2Cu1合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明纵向直流磁场可以细化合金的初生晶粒,使第二相分布变得均匀且连续,提高晶内溶质含量;随着磁场强度的增加,合金的晶粒尺寸总体上逐渐减小,力学性能逐渐提高,X射线衍射图谱最强峰由（002）变成了（101）;当磁场强度为0.15T时,合金的抗拉强度和伸长率较无磁场处理的试样分别提高了20%和40%。

外加纵向直流磁场对母材稀释作用的影响

在等离子弧堆焊铁基复合耐磨合金过程中引入外加纵向直流磁场,在堆焊层中合成陶瓷硬质相,研究磁场电流大小对母材的稀释作用的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度计等试验设备进行检测分析。结果表明,外加磁场可以增加母材与堆焊层之间的过渡层的厚度,提高堆焊层与母材的结合强度,从而提高了材料的整体耐磨性能;随着磁场电流的增加,母材的稀释作用增强,磁场电流为4A时,过渡层的厚度适中,保证了堆焊层与母材的结合强度的同时没有影响堆焊层中硬质相的形成;磁场电流5A以上时,由于强烈的电磁搅拌作用,母材对堆焊合金的稀释作用过大,阻碍了堆焊层中陶瓷硬质相的形成,不利于提高耐磨性。

纵向直流磁场对铝铜熔钎焊接头组织和性能的影响

采用TIG焊进行铝铜异种材料熔钎焊对接试验,通过添加Zn-2%Al药芯焊丝调控焊缝成分,并施加纵向直流磁场调控界面组织,接头力学性能显著提高.结果表明,相比于无磁场,在纵向直流磁场的作用下,Cu侧IMC层的形状、厚度和化合物种类均发生变化:平均厚度明显变薄,由32.8μm降至14.6μm;形状由平直变为弯曲,起到"机械咬合"作用;Cu侧IMC层Al4.2Cu3.2Zn0.7三元化合物的出现抑制了硬脆的AlCu与Al2Cu化合物的生长,接头性能升高.添加直流磁场后,接头抗拉强度均比无磁场时高,且接头抗拉强度随着磁场强度的增加呈现先增大后减小的趋势.当焊接电流I=95 A,焊接电压U=16 V,焊接速度v=140 mm/min,磁场强度B=10 mT时,接头抗拉强度最高,达到110.8 MPa,比无磁场升高了约24%.

水冷对磁场作用下M_7C_3形核的影响

为了探究在水冷却和磁场共同作用下堆焊层中碳化物的形核和长大情况,以便获得更耐磨的堆焊层,实验以Fe5合金粉末为原材料,在等离子弧堆焊过程中引入纵向直流磁场,并在工件下方引入降温水槽,使熔池快速冷却.结果显示,在磁场和水冷作用下的堆焊层内部晶粒结构发生显著变化,形成的细小等轴晶能减少结晶裂纹,提高力学性能,使堆焊层具有很高的硬度和耐磨性.在一定实验条件下,最佳实验参数为堆焊电流160 A,外加纵向直流磁场电流3 A,采用有水冷却方式.在最佳实验参数条件下,堆焊表面的洛氏硬度为HRC 64.3,湿砂磨损量为0.031 5 g.

横纵磁场下铁基合金堆焊层组织性能的对比分析

将Fe5自熔合金采用等离子弧堆焊设备堆焊到低碳钢表面,在堆焊的过程中施加直流横向和直流纵向磁场,并调节磁场参数和堆焊工艺参数,对不同参数下堆焊试样进行硬度和磨损试验,采用显微电镜和扫描电镜对堆焊层显微组织进行分析,研究两种磁场状态下堆焊层组织、性能的差异性,并对其中的机理进行探究.结果表明,直流横向磁场和直流纵向磁场均可提高硬质相的形核率,改善堆焊层的组织性能;横向磁场作用下堆焊层中硬质相杂乱分析,而纵向磁场使堆焊层中的硬质相以规则的"六边形"出现,这使得横向磁场对提高堆焊层的硬度较明显,纵向磁场对提高堆焊层耐磨性效果明显.

外加磁场对高速TIG焊的焊缝成形影响

高速钨极惰性气体焊(Tungsten Inert Gas,TIG)作为一种热加工技术,由于其焊接速度快、效率高,因此在制造业中被广泛应用。但在实际操作中,高速TIG焊接电弧容易出现后倾现象,且焊缝成形较差,焊缝表面易形成咬边、驼峰焊道等焊接缺陷。本研究将直流纵向磁场作用于1.2 mm厚的409不锈钢高速TIG焊接,可以解决上述问题,提高焊接质量,实验选用焊接电流为165 A,焊接电压为10 V,焊接速度为2 m/min,气体流量为10 L/min。外加直流纵向磁场强度分别为0 mT、5.6mT、9.7 mT、14.7 mT、21.7 mT。通过调节不同外加磁场强度,同时借助于高速摄影仪,观察不同外加磁场强度对高速TIG焊接电弧形态以及焊缝表面成形的影响。实验结果表明:当无外加磁场作用于高速TIG焊时,焊接电弧呈自然状态的锥形,电弧后倾。焊缝表面呈现不规则、不均匀的纹路,并存在咬边、驼峰焊道、不连续等缺陷;当有外加磁场作用于高速TIG焊时,随着磁感应强度的增加,电弧逐渐向外扩张,半径增大,电弧形态由锥形变成下部扩张、上部收缩的钟罩形,电弧挺度增加,后倾现象消除。在外加磁场强度为21.7 mT时,焊缝均匀、美观,无咬边、驼峰焊道、不连续等焊接缺陷消除。

外加磁场对Fe-Cr-Ti-C合金堆焊层组织和性能的影响

为了提高Fe-Cr-Ti-C系合金堆焊层的耐磨性能,在等离子弧堆焊该合金时引入纵向直流磁场,研究外加磁场对其堆焊层组织和性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜、光学显微镜、能谱分析仪、洛氏硬度计等设备进行检测。结果表明,堆焊层中形成了大量的TiC和M7C3陶瓷硬质相,堆焊层耐磨性能好;当磁场电流为4A时,堆焊层表面M7C3硬质相大部分呈六角状分布,堆焊层的硬度达68.8HRC,耐磨性能最佳。

磁场约束对CMT增材制造铝合金微观组织及力学性能的影响

为了解决电弧增材制造铝合金过程中出现的气孔和微观组织缺陷问题,课题组采用了纵向直流磁场来辅助电弧增材制造铝合金的方法,研究了纵向直流磁场对成形件的焊缝气孔、组织形貌和力学性能的影响。结果表明:纵向直流磁场可以降低增材制造铝合金成形件的孔隙率,改变熔合线的形貌,细化铝合金内部的微观组织;施加了纵向直流磁场辅助电弧增材制造铝合金的成形件,横向和纵向极限抗拉强度分别达到了176.5和182.9 MPa,相比于无磁场条件下提升了9.3%和14.4%,组织性能明显优于无磁场条件下的成形件;施加了磁场后的成形件拉伸断口表面气孔数较无磁场下明显减少,断口形貌呈韧性断裂。

铝/铜异种材料直流磁场辅助电弧熔钎焊研究

通过添加纵向直流磁场辅助非熔化极惰性气体保护电弧焊(TIG焊)进行铝铜异种材料对接试验,研究焊接电流(I)和磁场强度(B)对接头界面组织及力学性能的影响,对其工艺参数进行优化。结果表明:直流磁场辅助TIG焊可得到成形较好的铝铜接头。磁场促进了界面金属间化合物(IMC)层中的Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)三元化合物的形成并抑制硬脆相Al_(2)Cu的生长。随着磁场强度的增加,由于Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)的抑制作用,Al_(2)Cu化合物由片状转变为块状,当B=10 mT时,抑制效果最佳,Al_(2)Cu消失;B=20 mT时,抑制效果明显减弱,IMC层中片状的AlCu和Al_(2)Cu重新出现。随着焊接电流的增加,IMC层化合物种类无变化,但其平均厚度呈现先减小后增加的趋势。接头的抗拉强度随着焊接电流和磁场强度的增加呈现先增加后减小的趋势。接头的最佳工艺范围:当焊接电压U=16 V,焊接速度v=140 mm·min^(-1),焊接电流I=90~95 A,磁场强度B=8~15 mT,IMC层平均厚度d<15μm时,接头抗拉强度均大于105 MPa。