蜂窝与K418B高温合金电阻定位焊工艺研究

目的获得蜂窝电阻定位焊的最佳工艺参数并提高焊接接头的力学性能。方法通过正交试验法,对15mm×10mm×4.2mm的GH3536蜂窝和15mm×10mm×2.5mm的K418B基板进行系列电阻焊实验,主要的焊接工艺控制参数包括焊接电流、焊接时间和焊接压力。对焊接接头进行了抗拉强度测试,系统分析了工艺参数对接头力学性能的影响;通过光学显微镜和扫描电镜(SEM)对拉伸试样的断口形貌和失效形式进行了观测;采用电镜配套的能谱(EDS)探头对焊接接头的界面元素进行了分析。结果GH3536蜂窝与K418B基板定位焊系列接头的最高平均抗拉载荷为123.76N。接头界面处的K418B基板为细小等轴晶组织。基板与蜂窝之间存在宽度约2μm的界面层,其成分与基板相近。接头断口焊合区面积随电流的增大而增大,且在高电流下焊合区焊痕呈蝴蝶状分布。结论在电阻定位焊工艺参数中,焊接电流对接头强度的影响最为显著,其次为焊接压力,焊接时间的影响程度相对较弱。得到的最优参数组合如下:焊接时间为2 ms,焊接电流为4.5kA,焊接压力为17.5N。在该参数下能够获得最高的接头平均抗拉载荷(123.76N)。

一起500kV复合绝缘子断裂故障分析

针对一起禁飞区500 kV复合绝缘子断裂导致导线掉线事故,依据现行标准对故障绝缘子开展了外观检测、材料性能试验和电气试验。综合现场事故调查情况和检测分析结果发现,由于复合绝缘子芯棒玻璃纤维与硅橡胶护套界面存在缺陷,在挂网运行多年后绝缘子芯棒老化,加之受运行环境综合影响,加剧了芯棒内部纤维化和整体结构变性,最终导致绝缘子酥朽断裂,进而发生导线脱串掉线事故。最后,给出无人机禁飞区、弱信号等区段线路复合绝缘子的运维策略及防范措施,以避免此类事故再次发生,确保电网安全稳定运行。

CVD多层涂层断裂方式及失效的微观机理分析

本文以TiN/Al_(2)O_(3)/TiAlCNO/TiCN/TiN CVD多层涂层为对象研究了CVD多层涂层的断裂方式和失效机理。采用扫描电镜和透射电镜观察多层涂层的断裂形貌和涂层界面微观组织,结果表明多层涂层的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂;Al_(2)O_(3)/TiAlCNO/TiCN涂层界面微观组织疏松有微裂纹等缺陷。采用电子探针分析了多层涂层界面的元素扩散行为,结果表明TiN/基体界面依靠机械结合、吸附结合、扩散结合和化学结合,界面强度高;Al_(2)O_(3)/TiAlCNO界面仅依靠吸附结合,界面强度低。通过计算得出多层涂层中存在残余热应力,它使多层涂层中产生较多微裂纹。因此,多层涂层失效源于涂层中微裂纹,界面结合强度低会加速涂层脱落。

基于分子动力学研究孔隙率对FeO/Fe界面裂纹扩展的影响

孔隙率是影响氧化皮与钢基体界面裂纹扩展的重要因素,采用分子动力学模拟软件LAMMPS建立模型Ⅰ(定孔缺陷数量模型)和模型Ⅱ(定孔缺陷尺寸模型)两种模型,从抗拉强度、中心对称分析(CSP)以及界面局部应力分布3个方面研究了孔隙率对于界面裂纹扩展的影响。结果表明,相同孔隙率下,模型Ⅱ比模型Ⅰ的抗拉强度低,表明孔缺陷分布范围比孔缺陷的尺寸对于材料的抗拉强度影响更大。同时裂纹扩展时动态不稳定性导致裂纹非对称性扩展,孔隙率的增加会阻碍应力增长和裂纹扩展速度,增强裂纹扩展的不对称性。当孔隙率达到9%时,在界面裂纹扩展后,模型Ⅰ+x方向裂尖偏转界面上方孔缺陷,模型Ⅱ则为界面裂纹扩展后,上方孔缺陷融合发展。

铝合金薄板搭接高速FSW缺陷及断裂行为

目的为了拓展搅拌摩擦焊技术应用,对薄板搭接结构高速搅拌摩擦焊工艺优化与工程应用提供借鉴与指导。方法采用圆锥无螺纹搅拌针,进行了6061铝合金薄板搭接高速搅拌摩擦焊接,对接头界面缺陷及其断裂模式进行分析,探讨了转速对6061铝合金薄板搭接接头成形及性能的影响规律。结果发现在无螺纹圆锥搅拌针、高转速(6000~9000 r/min)条件下,接头塑性金属在后退侧易形成飞边流出,导致下板前进侧出现孔洞缺陷,且随转速增大,界面缺陷尺寸逐渐增大,当转速达到10 000 r/min时,孔洞尺寸有所减小,此时接头拉剪强度最高,为123 MPa。对试样拉剪断裂位置分析发现,高速搭接接头断裂位置主要有两种,分别断裂在结合界面处或在前进侧下板,且转速在9000 r/min以上越趋向于在结合界面断裂。结论高转速搭接焊接必须协调轴肩相貌、焊接工装约束等条件,保证接头塑性金属充分流动而不流失,才能获得成形良好无缺陷的接头。

复合绝缘子酥朽断裂及内击穿故障的关联性分析

复合绝缘子酥朽断裂和内击穿属于两类严重影响电力系统稳定运行的恶性事故。在对多起酥朽断裂和内击穿事故案例分析过程中,发现二者的故障形貌表现出诸多相似性,进而推测二者存在某种内在关联性。通过对比分析复合绝缘子酥朽断裂和内击穿事故的故障特征、故障机理及发展过程,本文指出,复合绝缘子酥朽断裂和内击穿事故具有相同的故障本质,即由芯棒与护套界面缺陷诱发的芯棒酥朽老化现象。酥朽老化发展过程同时损害绝缘子的电气性能与机械性能,而最终发展为电气事故(内击穿)或机械事故(酥朽断裂)取决于绝缘子最小干弧距离与芯棒直径之比。实际案例统计数据表明,内击穿多发于110 kV、220 kV线路复合绝缘子,而酥朽断裂目前仅见于500 kV复合绝缘子,这一规律与本研究理论推导结论相符,验证了本研究所提理论的合理性。