船用钢/铝爆炸焊过渡接头的疲劳试验

为了测试船用钢/铝爆炸焊过渡接头的疲劳性能,基于有限元方法,以钢/铝过渡接头为研究对象,重点研究过渡接头结合界面的疲劳强度,设计由3种材料组成的爆炸焊过渡接头试样,并结合数值仿真,对过渡接头试样在试验载荷下的受力进行分析,得到应力集中和容易疲劳失效的位置。结合试验研究,开展不同应力等级下过渡接头的疲劳试验,获取试样疲劳断裂数据,结合数值仿真和试验研究得到爆炸复合过渡接头整体应力分布和失效部位。通过疲劳试验发现试样断裂面均出现在铝合金和纯铝的界面处;通过试样疲劳循环次数拟合得到了名义应力的S-N曲线。该研究成果可用于指导船用爆炸复合结构的疲劳寿命预报,为船舶轻量化设计提供参考。

铝/钢异种金属焊接接头腐蚀行为及其影响因素综述

铝/钢异种金属焊接接头结合了两种材料优异的性能,在各行各业具有较为广泛的应用.由于铝、钢两种金属之间理化性能的巨大差异以及极小的固溶度,导致铝/钢接头容易出现脆性金属间化合物、气孔等缺陷,严重影响着接头的力学性能.然而,随着铝/钢接头越来越广的应用范围和复杂多样的应用环境,接头的耐腐蚀性能也得到了更多的关注.对近些年铝/钢异种金属焊接接头的耐腐蚀方面研究工作做了系统的汇总,旨在从接头腐蚀机理出发,提升接头的耐腐蚀性.综述了接头腐蚀形式规律,并从焊接工艺、腐蚀环境、微观组织和金属间化合物等影响因素的角度出发,详细地讨论了腐蚀行为与各因素之间的关系及影响机理.同时,指出了接头腐蚀机理,从各影响因素方面提出了改善接头耐腐蚀性能的措施,减小铝/钢接头实际服役过程中腐蚀所带来的影响.

镀钴对铝/钢电磁脉冲焊接头性能的影响

在Q235钢板待焊面的表面电镀一层钴金属薄膜,再采用电磁脉冲焊接(MPW)技术对1060铝板/Q235钢板进行焊接,运用扫描电子显微镜(SEM)观察、能谱分析(EDS)、显微硬度测试及拉伸性能分析等手段对其焊接接头界面形貌、微观组织及力学性能进行了研究,并与Al/无镀层钢接头进行了对比。结果表明,铝/无镀层钢电磁脉冲焊接焊缝由中间未焊接区及两侧连接区组成,具有直缝、小波及大波形界面形貌,波形界面的过渡区宽度约为6μm,过渡区存在FeAl_(3)脆性金属间化合物,拉剪强度为122.22 MPa。镀钴钢/铝焊接界面的材料成形良好,形成明显的大波形连接界面,过渡区宽度约为8μm,镀层钴元素有效阻碍了铁元素向过渡区扩散,避免了铝铁金属间化合物的生成,增大了波形界面,有效提高了接头的力学性能,拉剪强度为137.78 MPa,提高了12.7%。

Zn中间层对大直径铝/钢连续驱动摩擦焊摩擦扭矩及接头界面微观组织的影响

大截面铝/钢复合结构件在连续驱动摩擦焊焊接过程中需要长时间的摩擦才能使界面金属从弹塑性转变为粘塑性状态,长时间的摩擦会导致构件焊缝处产生厚且不均匀的脆性Fe-Al金属间化合物,影响接头的整体性能。摩擦焊过程中铝/钢界面的预置中间层相当于物理扩散屏障,阻碍Fe、Al原子的互扩散,抑制脆性Fe-Al金属间化合物的形成。采用钢侧焊接面添加/未添加Zn中间层的Q235低碳钢棒和1060纯铝棒进行连续驱动摩擦焊接,对比分析焊接过程中的摩擦扭矩、温度以及焊后界面微观组织。结果表明:Zn中间层可以降低焊接过程中的初始峰值扭矩和峰值温度,减小中心区域金属间化合物厚度。添加Zn中间层的接头局部最大抗拉强度提高7.8%,平均抗拉强度提高7%。中心区域的Zn中间层在焊接过程中被摩擦压力挤压到外缘,距中心R/2的区域形成韧性较好的Fe_(2)Al_(5)Zn_(0.4),距中心2 R/3的区域存在Zn元素偏聚现象。

空分设备冷箱用钢-铝接头性能分析

以采用爆炸复合工艺制备的国产钢-铝接头为研究对象,通过金相分析、扫描电镜及能谱分析知道了铝合金5083含有活泼元素Mg,爆炸复合后在结合界面处产生了少量脆性相MgO;1060/TA1界面处存在明显的塑性变形,对母材具有一定的强化作用;5083/1060界面理想波纹尺寸为:λ≈1600μm、A≈640μm。漏率及水压爆破试验表明:脆性相MgO内产生少量裂纹不影响钢-铝接头可靠性,国产钢-铝接头漏率<1×10^(-8)Pa·m^(3)/s且爆破压力为设计压力的4倍以上。

钢-铝搅拌摩擦焊接头的孔洞参数化建模和仿真

为探究钢-铝搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)接头中不同特征的孔洞缺陷对应力分布的具体影响,课题组利用CATIA二次开发程序对孔洞缺陷开展仿真研究。首先,根据钢-铝焊接接头的特点对孔洞和基体进行简化,为量化分析提供基础;然后,编写CATIA二次开发程序对孔洞进行参数化建模,同时建立基体模型,并对孔洞和基体模型进行布尔操作生成接头模型;最后,利用ABAQUS软件对接头模型进行仿真分析,得到孔洞不同特征变量对钢-铝FSW接头的影响。结果表明:孔洞的参数化建模可以很好地提高建模效率;空间角度α和β对应力分布的影响较大,而空间角度γ对应力分布的影响较小;在空间角度相同时,表面孔洞的应力集中系数大于内部孔洞的应力集中系数,表面孔洞的危险程度更大;且应力集中程度最高的位置位于钢-铝交接处。参数化建模和仿真方法为孔洞危险程度的评估提供了一定参考。

汽轮机用铝/钢接头MAO层结构和腐蚀性能分析

火电厂热能动力多是通过汽轮机来提供,但机体与叶片容易受到剥落腐蚀(Exfoliation corrosion,EXCO)溶液的腐蚀而发生破坏,进而引起部件寿命的缩短。为了提高汽轮机叶片连接区域的运行稳定性能,选择45钢和7075铝合金焊接接头作为测试材料,在其表面生成微弧氧化(Microarc oxidation,MAO)层,分析了EXCO液体对MAO层的腐蚀作用机理。研究结果表明:逐渐提高电流密度后,氧化层厚度增加,形成了更大的放电孔洞,孔洞数量明显增多。电流密度10 A/dm~2下制备的MAO层结构致密,主要存在γ-Al2O3与α-Al2O3两种组织相。此外,该条件下制备的MAO层形成了具有不同尺寸的腐蚀坑,只有少部分EXCO进入表层组织中,MAO层厚度与组织致密度对EXCO阻碍效果具有直接影响。

钢/铝回填式搅拌摩擦点焊接头界面形貌和组织研究

采用回填式搅拌摩擦点焊实现了钢和铝合金板的连接。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针X射线显微分析仪等设备观察了钢/铝点焊接头的界面形貌,并分析了钢/铝点焊接头的力学性能与界面形貌的关联机制。结果显示,钢/铝点焊接头的断裂类型为钮扣断裂,力学性能较好。钢/铝点焊接头结合良好,未见明显的焊接缺陷。在钢/铝点焊接头界面处可以观察到钩状结构和漩涡结构,这些结构提供机械互锁效果,有利于母材的结合。钢/铝点焊接头界面处形成了主要元素为Al、Fe和Si的金属间化合物层。有效的冶金结合和机械结合是钢/铝点焊接头性能良好的主要原因。

焊接速度对钢/铝异种金属激光深熔焊接头特性的影响

为了解决钢/铝异种金属焊接接头力学性能较低的难题,采用无任何填充材料的光纤激光深熔焊接方法,研究了不同焊接速度对钢/铝搭接接头焊缝成形、界面组织和力学性能的影响.研究结果表明,随着焊接速度从2.4 m/min增加到3.3 m/min,钢/铝接头焊缝成形不断改善,且在焊接速度为3.0、3.3 m/min时,获得良好的焊缝成形.钢/铝接头界面金属间化合物层由Fe_2Al_5和Fe_4Al_(13)相组成,且增加焊接速度明显减小Fe_4Al_(13)相的数量及界面Fe_2Al_5层的厚度.接头拉伸剪切试验结果表明,当焊接速度为3.0 m/min时,钢/铝搭接接头的机械抗力值最高达137.1 N/mm.

钢铝搅拌摩擦焊搭接接头的机械结合与冶金结合方式

为了在汽车制造业中实现节能环保的目的，铝合金在车身材料中的应用是实现汽车结构轻量化的重要途径。然而，钢/铝异种材料的连接问题尚未得到解决。考虑采用搅拌摩擦焊方法连接钢/铝异种材料，通过控制搅拌针的压入量，获得两种不同结合方式的接头：一种是搅拌针进入钢材中，形成机械＋冶金结合的接头；另一种是搅拌针不进入钢材中，仅通过热传递的方式将摩擦热量传输到钢/铝冶金界面上形成冶金结合的接头。对形成的异种材料接头进行剪切测试和连接界面观察。研究结果表明，钢板上的镀锌层对钢/铝接头的形成具有重要影响。在机械＋冶金结合的接头中，钢/铝之间的冶金界面层较厚，主要由Al、Zn元素组成；而在冶金结合接头中，界面层的厚度仅为2～3μm，且主要由Fe、Al元素组成，并对影响接头强度的影响因素进行探讨。

5052铝合金-HC420LA高强钢磁脉冲焊接接头盐雾腐蚀性能

对5052铝合金-HC420LA高强钢的磁脉冲焊接接头进行了盐雾腐蚀试验,揭示了磁脉冲焊接接头的腐蚀机理。研究结果表明,铝-钢磁脉冲焊接接头的力学性能在盐雾腐蚀环境中的退化较为明显,腐蚀首先从焊缝两侧尖端开始,当腐蚀时间达到48h时,焊接接头强度已下降为原来的20%。断口微观分析表明,钢较低的电化学电位加快了腐蚀,接头的腐蚀行为具有自催化作用。

Si对铝/钢MIG熔钎焊接头界面组织的影响

采用MIG熔钎焊方法,分别选用Al-Si、Al-Mg铝合金焊丝对5052铝合金和镀锌钢板进行了搭接焊。使用扫描电镜、X射线能量色散谱仪对铝/钢焊接接头界面组织进行了分析,研究了合金元素Si对铝/钢焊接接头界面组织的影响。研究结果表明,合金元素Si减小了铝/钢界面反应层金属间化合物Fe_2Al_5的厚度,改变了界面反应层Fe_2Al_5和FeAl_3的形态;合金元素Si在金属间化合物Fe_2Al_5中有明显富集现象,且在焊缝金属中的少量合金元素Si还参与了Al-Fe-Si三元金属间化合物的形成。

退火处理对7A04铝合金/304不锈钢摩擦焊接接头性能与组织的影响

选取合适的工艺参数,对7A04铝合金与304不锈钢异种金属进行连续驱动摩擦焊接试验,然后对焊接接头进行400℃分别保温2、3、4 h的退火处理,研究焊后退火处理对接头性能、组织和成分的影响,以期消除焊接应力,减少成分不均匀,改善接头性能。结果表明：这三组退火工艺都使接头抗拉强度得到提升,其中400℃×3 h的退火处理提升最大,增加了61 MPa;退火处理后7A04铝合金一侧组织发生回复再结晶,并且被软化,致使其显微硬度明显下降,而304不锈钢一侧组织和显微硬度变化不大;退火时间越长,元素扩散距离越远,Al比Fe的扩散距离更远。

铝-钢爆炸焊接过渡接头的制造和应用

介绍了铝 钢爆炸焊接的特点 ,铝 钢过渡接头的制造方法、性能 ,以及在现代铝电解行业中的应用。

铝－钢过渡接头在实船建造中的应用

用铝－钢过渡接头连接铝上层建筑与钢甲板，替代以往铆接连接工艺，无论从施工工艺、连接性能等方面均显示出很大优越性。在“海鸥３号”渡轮上首次采用铝－钢过渡接头，经施工建造及一年多实船航行，连接性能完全满足设计要求，建造是成功的。关键词：

新型立式铝-钢复合接头焊后性能实验研究

本文通过对新型立式铝 钢复合接头焊接后的抗拉强度、疲劳性能、抗冲击性能等实验研究 ,得出了新型立式铝 钢复合接头焊接后在力学性能上满足工程应用要求的结论。

基于实船对过渡接头法焊接钢-铝异种金属进行探究

从钢-铝异种金属焊接现状和钢-铝结构过渡接头性能特点出发,介绍了钢-铝过渡接头结构形式、焊接接头连接形式和相关节点设计要求。结合多艘次铝合金船舶建造检验,对过渡接头结构形式、结构尺寸、焊接工艺参数优化和选取、实际焊接要求等予以分析。船舶建造完成后及营运过程中未发现过渡接头复合界面出现分层缺陷,其设计和工艺对其它船舶有一定指导意义。

浅谈钢铝接头焊接的一种降温工装

钢铝接头在空分、液化天然气、乙烯工程中被广泛应用,由于其本身的结构特点,决定其在施焊过程中,应采用一定的措施来确保证焊接质量和钢铝接头的性能。

上层板对钢铝SPR接头性能影响的试验研究

文章以两层钢铝SPR接头为研究对象,制作不同上层材料的SPR接头,通过剖面测量和强度测试,获得接头自锁量、"十"字拉伸强度、剪切强度与上层板厚度、抗拉强度的关系,为车身SPR连接设计提供试验依据。

铝-钢过渡接头在船舶结构焊接中的应用

分析了船体结构铝-钢连接传统方法,介绍了铝-钢过渡接头的工艺特性和力学性能,对其可焊性进行了阐述,并简单介绍了在焊接船舶结构中应用实例。