脉冲等离子弧快速成形Inconel 625组织性能研究

研究了脉冲等离子弧快速成形Inconel 625镍基高温合金零件的组织特征及力学性能,重点分析了沉积态组织中相析出规律及分布特点。结果表明,沉积态的组织以胞状树枝晶为主,具有较强生长取向性的外延枝晶组织特征,层与层结合处呈现更细小胞状枝晶特征。由于较快的冷却速率,在整个成形零件包括层与层的结合处并未出现严重的显微偏析现象。通过多种分析手段证实了大量不规则形状的弥散Laves相颗粒分布在枝晶间,MC碳化物(包括NbC,TiC)分布在枝晶间及晶界,以及少量针状相δ(Ni3Nb)的析出。力学性能测试结果表明,显微硬度在整个沉积零件分布较为均匀,在260～285HV0.2范围内,在零件的底部及层层的结合处由于更细小的组织而呈现更高的硬度值。由于析出相的弥散强化作用,零件的抗拉强度最高达到750MPa,同时伸长率可达到50%。

热输入对脉冲等离子弧增材制造Inconel 718合金组织与性能的影响

采用基于脉冲等离子弧的增材制造技术在Q235基板上加工了Inconel 718合金试样,通过改变功率和焊接速度研究了不同热输入对试样组织与性能演变规律的影响。借助光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、维氏硬度仪等手段对试样晶粒形态、枝晶间距、元素偏析、析出相成分及分布、显微硬度等进行表征,结果表明随着热输入从1.08×106 J/m增大至1.76×106 J/m,晶粒形态从细长的柱状枝晶逐渐转变为粗大的胞状枝晶,枝晶间距从6.34μm增大至9.09μm,Nb、Mo等元素在枝晶间偏析加剧,Laves相由颗粒状、块状逐渐变为长链状,显微硬度不断下降。

单片机控制脉冲等离子弧焊接系统的研制

为进行脉冲等离子弧焊接的研究,在实验室现有的直流等离子弧焊接系统的基础上引入单片机控制系统,对焊接电源的原给定控制电路进行改造,实现了焊接电流的脉冲控制。同时设计了单片机控制系统的键盘输入、LED显示等外围扩展电路。

LHM-200型脉冲等离子弧焊机的研制

介绍了研制成功的LHM-200型脉冲等离子弧焊机。该机为多用途(等离子弧焊、氩弧焊、焊条电弧焊)、多种气体介质(氩气、氩气＋氢气等)下工作的等离子弧焊机。由于可输出脉冲等离子弧，焊接时减少了热输入量，节能高效，焊缝质量稳定，并在焊接不同厚度板连接的产品时有特殊功效。本机的电弧特性好，具有开发等离子弧电弧钎焊的潜力。

LHG—100脉冲等离子弧焊接/切割机的研制

介绍了一种新型脉冲等离子弧焊接/切割机,并分析了脉冲等离子弧焊接薄板的工艺要求与控制电路的特点.通过生产实践表明:该焊机用于薄板焊接,有其独特之处.

脉冲阴极弧等离子体及有关特性研究

阴极弧(Cathodic Arcs)是目前多种薄膜及涂层制备工艺的重要物质来源。从阴极表面起弧形成阴极斑点、产生等离子体(相变)、等离子体在真空室中的扩展(输运),到最终在施加偏压的基体上沉积、凝聚形成涂层或薄膜,这一系列环节包含着复杂的物理过程。对这些过程及相关机制的深入分析与认识,无疑会对涂层制备工艺起到重要的理论指导作用。本文简要回顾了人类对阴极弧有关的放电现象的认识过程以及相关涂层的发展历史。对阴极放电机制以及与涂层工艺密切相关的等离子体行为,诸如脉冲阴极弧等离子体速度、鞘层、斜入射与附着系数等问题进行了探讨与实验结果的汇总。旨在为读者对阴极弧及其涂层工艺提供感性认识,为指导科研生产实践服务。

基于脉冲等离子弧焊的增材再制造工艺研究

为提高基于脉冲等离子弧焊的增材再制造零件的尺寸精度,采用正交试验法研究了峰值电流、脉冲频率、占空比、焊接速度、送丝速度对焊道尺寸的影响规律,并引入线能量密度考察因素的综合影响情况。结果表明:焊道的宽高比与峰值电流和占空比呈正相关,与焊接速度和送丝速度呈负相关;峰值电流和送丝速度对宽高比的影响最大,焊接速度、占空比次之,脉冲频率的影响最小;焊道宽高比与线能量密度呈单调递增的关系,增加趋势由快变慢。最后,建立了薄壁再制造零件层间高度的计算模型,可进一步提高成形零件的尺寸精度。

高强铝合金脉冲变极性等离子弧焊接头组织与性能

采用脉冲变极性等离子弧焊对厚度10 mm的7075铝合金进行焊接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机和显微硬度仪对焊缝的显微组织和焊接接头的力学性能进行了分析和测试,研究植入脉冲对焊接接头组织及力学性能的影响.结果表明,植入脉冲后焊接接头成形良好,由于高低频脉冲的周期性变化引起熔池液体强烈的搅拌作用,细化了焊缝的显微组织,强化相T相得到细化,提高了焊缝的抗拉强度和显微硬度,焊缝处的抗拉强度为397.9 MPa,约为母材强度的67.5%,比未植入脉冲时提高了5.13%,焊缝质量有所提高.

脉冲阴极弧金属等离子体源的调试及其应用

对脉冲阴极弧金属等离子体源的工作参数进行了测量,研究了离子流与磁导管偏压以及磁场电流与离子流之间的关系,确定了其最佳工作参数。并应用该脉冲阴极弧金属等离子体源和等离子体浸没离子注入与沉积技术制备了TiC薄膜。对改性层的显微硬度、摩擦磨损性能和膜基结合力进行了测试分析。结果表明:合成TiC薄膜后,试样的显微硬度、摩擦磨损性能得到了明显的改善,并且膜层与基体之间的临界载荷为36.03 N。

超薄板脉冲微束等离子弧焊温度场动态分布特征及成形控制

在模拟计算100μm超薄不锈钢板脉冲微束等离子弧焊过程的基础上,研究了实际热源动态脉冲加载下的熔池温度场动态过程及脉冲参数对该动态过程的影响机制;研究了脉冲参数对焊缝成形的影响,对模拟计算的结果进行验证,并探讨了脉冲参数和焊接速度的匹配与焊缝成形特征的关系.结果表明,超薄板脉冲微束等离子弧焊接的温度场变化具有周期性的波动特征和惯性特征,脉冲频率越高或基值电流/峰值电流之比较小,温度场变化的波动幅度也越大,其相对于脉冲电流变化的惯性也越大;脉冲电流下的焊缝成形有连续和不连续两种形式,这与焊接速度、峰值电流作用时的焊缝长度、脉冲频率三者之间的匹配有关;模拟计算的熔池最高温度超过熔点的持续时间与脉冲周期的比值结果较好地解释了试验得到的焊缝成形的连续程度.

纳秒脉冲滑动弧放电等离子体裂解煤油实验研究

为改善极端条件下航空煤油的点火和燃烧性能,在大气压氮气环境下利用纳秒脉冲电源产生的滑动弧等离子体开展煤油裂解实验研究,得到了包含气态轻质烃和氢气等高活性小分子物质的裂解气。通过改变电源输出脉冲电压的上升沿时间和下降沿时间,得到了裂解气产量(Qgas)、碳氢比(R)以及裂解气中主要组分选择性(S)的变化规律,并总结了相关的部分反应路径。实验结果如下:裂解气产量随着上升沿时间的延长而减小,随着下降沿时间的延长而上升,裂解气碳氢比则呈现相反的变化规律;裂解气主要组分中,乙烷选择性最高,在各实验工况下均超过30%;随着上升沿时间和下降沿时间的延长,裂解气中丙烷和丙烯的选择性均降低,氢气的选择性上升;上升沿时间和下降沿时间的变化影响裂解效果的主要原因是改变了反应的路径。实验结果表明,纳秒脉冲滑动弧放电等离子体可以将煤油中的部分大分子烃类转化为气态轻烃和氢气等高活性组分。同时,增加纳秒脉冲电压下降沿时间能够改善滑动弧等离子体的裂解效果,获得更多高活性的小分子物质。

IGBT逆变等离子弧焊接设备的开发研制

等离子弧焊接(PAW)技术在高精度和高速度焊接方面具有无可替代的优越性,有良好的发展前景。目前国内尚无系列化配套的PAW设备生产厂家,IGBT逆变技术与PAW焊接技术的结合将为中国等离子弧焊技术的发展开辟广阔的前景。

脉冲VPPA焊接信号采集分析系统的设计与应用

为了对脉冲VPPA焊接信号进行检测与分析,研制开发了一套脉冲VPPA焊接过程电、光信号采集分析系统,并对此系统进行了实际调试与应用,结果显示系统运行良好。光电同步显示部分完成了电信号与电弧形态的同步显示;对所采集信号进行了数字滤波,从而提高了信噪比;同时进行了对信号的频谱分析,发现加入不同频率的脉冲电流会增加相应频率的谐波量。该系统利用Labview2011编程实现,可对焊接电、光信号进行同步采集与分析,为以后的研究工作搭建了平台。

基于小波频带能的脉冲VPPA焊接熔透特征信息提取

焊缝熔透状态的监控对焊接过程质量控制和自动化生产的实现具有重要的意义。建立脉冲VPPA焊接系统,对脉冲VPPA焊接不同熔透状态的电弧电压进行小波分解,将其分解到不同频带,进行频带能量的计算,提取了与频带能量对应的熔透状态特征信息。研究结果表明:脉冲VPPA焊接电弧电压高频频带能量能够很好地反映焊缝熔透状态,当焊缝熔透状态发生变化时频带能量值产生突变,可作为脉冲VPPA焊接过程在线检测量,为脉冲VPPA焊接熔透实时控制提供一种新方法。

双等离子体微弧沉积ZrO_2和ZrO_2-Y_2O_3陶瓷涂层

研究了在纳米陶瓷粒子－水混合液中采用双脉冲等离子体微弧方法获得ＺｒＯ２和ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３陶瓷涂层的新技术．所获涂层表面均匀，与基体结合力好．进行了涂层表面形貌及其物相分析． 实验结果证明沉积ＺｒＯ２和ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３陶瓷涂层后， 提高了基体合金的抗高温氧化性能．

BFe10-1-1合金PAW接头组织和性能研究

对7 mm厚BFe10-1-1合金板开展了脉冲等离子弧焊接工艺试验,对焊接接头进行了微观组织观察和力学性能测试。结果表明,采用优化脉冲等离子弧焊工艺可不开坡口实现7 mm厚BFe10-1-1合金板的单面焊双面成形。焊接接头组织无明显缺陷,焊缝为晶粒尺度分布不均匀的枝晶状α组织。接头抗拉强度满足相关标准,弯曲性能良好。BFe10-1-1合金等离子弧焊接技术具有良好的应用前景。

高强铝合金PVPPAW焊接参数优化与性能分析

对10 mm厚7075铝合金板材进行脉冲变极性等离子弧焊,研究了焊接电流和离子气流量的变化对焊缝成形系数的影响规律,确定了较优的焊接参数并获得了成形良好的焊缝,对该焊接接头力学性能进行分析.结果表明,焊缝成形系数随着焊接电流的增大先减小后增大,随着离子气流量增大逐渐减小,较佳的焊缝成形系数区间为1.1~1.3,焊接电流比离子气流量对焊缝成形的影响更大.当脉冲焊接电流为250 A/290 A,离子气流量为2.0 L/min时焊缝形貌较佳,接头焊缝区为树枝状晶,焊缝处的抗拉强度为397.9 MPa,约为母材的67.5%,焊缝的性能较好.

用于材料表面强化处理的第三代多功能PⅢ装置

第三代多功能等离子体浸没离子注入 (PIII)装置的强流脉冲阴极弧金属等离子体源既具有强的镀膜功能 ,同时也具有强的金属离子注入功能 ;它的脉冲高压电源能输出大的电流 ;并可获得高的注入剂量均匀性。该装置既能执行离子注入 ,又能把离子注入与溅射沉积 ,镀膜结合在一起 ,形成多种综合性表面改性工艺。本文描述了它的主要设计原则、主要部件的特性以及近期的研究工作成果。