焊接领域发展的新动向——太阳能应用中的焊接及表面工程

阐述了太阳能工业应用的简况,重点介绍了各太阳能电池和太阳能集热器及供热装置中的焊接及表面工程技术,包括:硅太阳能电池的生产链、太阳能电池生产工艺、薄膜太阳能电池、聚光光伏太阳能电池、太阳能集热器及供热装置中的焊接及表面工程技术,最后讨论了几种用于太阳能焊接的可能性。

高速列车A6005A铝合金焊接接头断裂韧性研究

为了研究高速列车常用A6005A铝合金材料抵抗裂纹扩展能力,对其焊接接头断裂韧性和冲击韧性进行了求解.采用三点弯曲法、扫描电子显微镜等求出焊接接头各部位冲击韧性、断裂韧性以及断口形貌,得到断裂韧性CTOD值δm(8)和J积分值Jm(8).试验结果表明,热影响区的冲击功为16.3 J;母材冲击功为11.5 J;焊缝区域最差,冲击功为5.5 J.CTOD数据表明,HAZ处δm(8)=0.373 9 mm,母材δm(8)=0.089 2 mm,焊缝δm(8)=0.069 7 mm.J积分数据表明,HAZ处Jm(8)=109.454 kJ/m2,母材Jm(8)=38.249 kJ/m2,焊缝Jm(8)=16.231 kJ/m2.热影响区断口上韧窝比母材上韧窝大,其韧性更好.焊缝上气孔、夹杂较多,其塑性较差,冲击吸收功很低.冲击韧性和断裂韧性表征规律一样,热影响区值抵抗裂纹扩展能力最好,母材次之,焊缝区最差.

A5083-H111铝合金激光-MIG复合焊接接头组织及性能研究

以4 mm厚A5083-H111铝合金为研究对象,采用光纤激光-MIG复合焊接方法进行焊接,对焊接工艺、组织及其力学性能进行研究。从实验结果看出,激光-MIG复合焊接可以有效地提高A5083-H111铝合金的焊接效率;接头的热影响区比较窄,只有4 mm,而其拉伸强度为273.22 MPa,为母材强度的85.88%,高于MIG焊接接头的抗拉强度。

高速列车用6061和7N01铝合金焊接接头断裂韧性分析

按照国家标准GB/T 21143—2007《金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法》求得高速列车用6061和7N01铝合金焊接接头中焊缝、热影响区和母材3个区域的CTOD值δc和J积分值Jc,借助于数理统计的方法对焊接接头的断裂韧性进行了分析,并结合金相组织和断口形貌分析了它们之间关系.结果表明,对数正态分布对小样本断裂韧性数据拟合程度最好;6061和7N01铝合金焊接接头中各区域δc值和Jc值热影响区最大,焊缝次之,母材最小;6061和7N01铝合金焊接接头比较,7N01铝合金焊接接头中母材和焊缝的δc值和Jc值都优于6061铝合金焊接接头的相同区域;热影响区的δc值6061铝合金优于7N01铝合金;而热影响区的Jc值7N01铝合金优于6061铝合金.

高速列车A7N01S-T5铝合金应力腐蚀行为研究

文章选取了我国某类型高速列车常用的A7N01S-T5铝合金材料,进行了恒载荷应力腐蚀试验,对A7N01S-T5材料的应力腐蚀机理、应力腐蚀强度因子K1SCC和裂纹生长机制进行了研究.结果表明,A7N01S-T5铝合金的应力腐蚀破坏敏感性很高,其临界应力场强度因子K1 SCC为5.2 MPa.m1/2,仅为断裂韧度K1 C的0.15,对应的临界应力门槛值б为123MPa,仅为拉伸强度бb0.27.裂纹断口面有明显的舌状凸起和凹坑的存在.A7N01S-T5铝合金的应力腐蚀裂纹以沿晶开裂为主,形貌呈树枝状,同时相邻二次裂纹之间有竞争生长的关系.

2219铝合金焊接接头晶间腐蚀行为

采用晶间腐蚀试验及极化曲线测试方法对2219铝合金母材、搅拌摩擦焊(FSW)及钨极氩弧焊(TIG)接头的腐蚀行为进行分析,借助金相显微镜、激光共聚焦显微镜、体视显微镜、扫描电镜及能谱仪分析腐蚀形貌及腐蚀产物.结果表明,2219铝合金母材及焊接接头的腐蚀行为主要与析出相有关,Al2Cu的析出导致贫铜的无沉淀带作为阳极优先溶解.母材的抗晶间腐蚀能力最差,由表面点蚀开始,沿轧制方向逐渐发展为剥落腐蚀;TIG焊次之,表现为网状晶间腐蚀;FSW焊最低,焊核表现为点蚀,散落分布于表面.

盐雾环境对超声冲击前后6005A铝合金焊接接头残余应力的影响

经超声冲击处理后的6005A铝合金焊接接头的焊缝区、热影响区的残余应力与未经超声冲击处理的试样各区相比均有所下降,由拉应力转变为压应力,且各区残余应力变化起伏更小。在盐雾环境中腐蚀不同时间后,未经超声冲击的焊接接头试样的残余应力基本保持为拉应力状态,而经超声冲击处理后的试样基本保持压应力状态。结果表明,超声冲击可以有效改善6005A焊接接头的抗应力腐蚀性能。

火焰矫形铝合金车体研究现状

针对铝合金车体焊后变形问题,介绍了常用火焰矫形技术的原理及历史发展,列举了铝合金火焰矫形的实际应用及工艺参数规范,并简述了火焰矫形工艺参数对材料性能的影响规律。最后指出铝合金火焰矫形后的残余应力和材料性能以及自动矫形设备的研制是其未来的发展方向。

SMA490BW耐候钢激光-MAG复合焊与MAG焊对比研究

以一种高速列车转向架用材料SMA490BW耐候钢为研究对象,针对传统MAG易出现未焊透等焊接问题,对8 mm SMA490BW耐候钢的激光-MAG复合焊进行研究。通过对比8 mm SMA490BW耐候钢MAG焊与激光-MAG复合焊接头的焊缝成形、组织特点、力学性能,可以得到:SMA490BW耐候钢的激光-MAG焊接头的焊缝成形质量优于MAG焊接头,焊缝组织也更加均匀细小,焊缝区硬度较MAG焊接头高;复合焊接头的抗拉强度、弯曲性能与MAG焊接头类似;复合焊接头的韧性比MAG焊接头更好。

阳极氧化工艺对6061铝合金草酸氧化膜耐磨耐蚀性的影响

为改善6061铝合金的表面耐磨性能和耐蚀性能,利用阳极氧化技术在草酸电解液中制备了阳极氧化膜。采用显微硬度仪测试了膜层的显微硬度,利用摩擦磨损试验机(CSEM)研究阳极氧化膜的摩擦性能,利用电化学阻抗谱(EIS)分析氧化膜的抗腐蚀性能。研究了阳极氧化电流密度、电解液温度以及阳极氧化时间对氧化膜的硬度、耐磨性及耐蚀性的影响规律,给出综合性能较好的阳极氧化工艺参数:电解液为40 g·L-1的草酸,阳极氧化温度为10℃,阳极氧化电流密度为1.0 A·dm-2,阳极氧化时间为120 min。

激光-MIG复合焊工艺及其在轨道交通领域应用现状

阐述了激光-MIG复合焊接的基本原理和特点;介绍了铝合金激光-MIG复合焊接的工艺特性、研究现状及其在轨道交通车辆行业的工业应用。激光-MIG复合焊接充分集成激光焊接与MIG焊接的优点,能有效解决铝合金焊接的诸多问题,在轨道交通领域将会得到更加广泛的应用。

高速列车车体铝合金抗应力腐蚀性能

为了确定高速列车常用5、6、7系列铝合金部件的安全可靠性,采用恒载荷方法和恒位移方法研究了其应力腐蚀开裂敏感性,对试样进行机械切口并预制疲劳裂纹,在施力点施加恒定载荷或恒位移后进行腐蚀试验.通过相同加载对比实验发现:3种系列铝合金中,7N01P-T4临界应力强度因子值低于11.238 MPa.m1/2,应力极限值低于224.3 MPa,抗应力腐蚀性能比5083P-H111、6005A-T6差,但均满足使用要求;应力腐蚀阴极反应而导致的氢脆在裂纹源区附近呈现典型的应力腐蚀特征,在疲劳区附近表现氢致开裂特征,与实际断口上直线沟槽分布状况相符.

铈盐封孔对6061铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响

为提高6061铝合金阳极氧化膜的耐蚀性,利用铈盐溶液对其进行封孔处理。用电化学阻抗谱(EIS)和浸泡试验研究了不同工艺铈盐封孔后的氧化膜在质量分数3.5%NaCl溶液中的耐蚀性。同时,通过剥蚀试验对比研究了铈盐封孔与铝溶胶封孔和沸水封孔的效果。结果表明:氧化膜在30℃下铈盐封孔150min可获得较好的耐蚀性;铈盐封孔氧化膜的耐蚀性略低于沸水封孔氧化膜的,但优于溶胶封孔氧化膜的。

7003铝合金动车柜体的应力腐蚀开裂

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等手段,对某动车7003铝合金柜体的裂纹进行原因分析。裂纹为沿晶扩展,且有分枝,断口为冰糖状花样,晶面上有发纹、鸡爪纹,经分析裂纹为氢脆起主导作用的应力腐蚀裂纹。通过慢应变速率拉伸实验及恒位移应力腐蚀实验对7003铝合金的应力腐蚀倾向进行评价。慢拉伸实验表明,7003铝合金在3.5%NaCl溶液中的断裂为穿晶与沿晶的混合断裂,在穿晶断裂部分有大量的二次裂纹、解理台阶及河流花样,应力腐蚀敏感指数达0.2。恒位移实验结果显示:经28天腐蚀后,7003铝合金已发生裂纹扩展,长度达700μm,断口的应力腐蚀区存在"舌状凸起"和"凹槽"等形貌,有较明显的应力腐蚀敏感性。

氢陷阱对临氢钢氢扩散系数测定的影响

采用双电解池电化学氢渗透法测试氢在临氢钢中的扩散系数,并通过对比修正前后氢渗透公式的拟合结果,评价临氢钢中的氢陷阱对氢扩散行为的影响。结果表明:氢陷阱会降低氢扩散系数的测量值,并导致不同厚度试样的测量值存在差异。从材料均匀性方面考虑,选取较厚的试样应获得更准确的测试值。

氢渗透对一种低合金临氢钢冲击韧度的影响

采用恒电流阴极电解充氢法对一种临氢钢的冲击试样进行充氢,随后立刻对其进行冲击测试,从而获得该材料冲击韧度随充氢时间延长的变化规律。通过与普通低合金铸钢材料的测试结果进行对比分析可知,充氢前后该临氢钢的冲击试样没有完全断裂,断口组织致密,未发现孔洞,属典型韧性断裂。随充氢时间延长,该临氢钢的冲击韧度呈先快速下降约12%后趋于稳定的变化趋势,表现出较强的耐氢损伤性能,适用于临氢环境中服役。

高速列车牵引梁补强板失效机理分析

某动车组牵引梁上附件A7N01P-T4铝合金补强板发生断裂。通过宏观检查、金相检验、断口分析、化学成分分析及受力分析等，对裂纹性质及萌生原因进行了分析。结果表明：该牵引梁补强板的断裂为在各向拉应力作用下产生的脆性断裂。失效件材料内部存在较多含Fe、Si的杂质相沿板材轧制方向分布，其性硬且脆，杂质相脱落形成的孔洞缺陷成为裂纹源，裂纹在腐蚀及氢脆的作用下加速扩展，最终补强板断裂，断口显示层状撕裂的特征。

化学致密化处理对Al_2O_3/YSZ-Al_2O_3涂层抗高温氧化性能的影响

采用溶胶-凝胶热压滤法(TPFSP)可制备出具有空间网络结构的Al2O3/YSZ-Al2O3涂层。为进一步提高该涂层的抗高温氧化性能,本研究对该涂层进行化学致密化处理(PCD)。高温循环氧化结果表明,该涂层的抗高温氧化性能随PCD循环处理次数增加而增强,不过经12次PCD循环处理后,提高其抗高温氧化性能的作用效果发生衰减。高温循环氧化前后形貌分析表明,涂层表面的隆起随PCD循环处理次数增加而减少,复合涂层下的TGO层增厚及TGO层附近金属基体发生内氧化的程度也随PCD循环处理次数增加而减小,PCD对形貌的影响规律与其对氧化动力学曲线的影响规律相一致。

高速列车A7N01P-T4铝合金焊接接头腐蚀行为研究

选取高速列车用A7N01P-T4铝合金及其焊接接头进行中性盐雾实验,研究了其在实际应用中未去包铝层情况下的盐雾腐蚀失效行为。结果表明,盐雾腐蚀过程中焊缝腐蚀最严重,其次是热影响区,母材腐蚀最轻;腐蚀过程起源于包铝层的点蚀,随实验时间的延长腐蚀坑变密并扩大,甚至相互交错连结成片。A7N01-T4焊接接头的腐蚀产物主要有O,Al和C;比较带有包铝层的母材、焊缝区以及去除包铝层的母材三者的极化曲线,其自腐蚀电位负向依次增加,腐蚀电流密度依次增大,从极化曲线也可得出三者的耐腐蚀性能依次降低,包铝层对于铝合金基体以及焊接接头的热影响区起到了较好的防护作用。

转向架耐候钢角接接头激光/激光-MAG复合焊工艺

为解决高速列车转向架耐候钢焊接构架中存在的焊缝根部未焊透问题,针对转向架焊接构架中典型的角接接头,采用激光/激光-MAG复合焊接技术进行系统的工艺试验,通过分析焊缝熔透及成形情况,确定适合激光/激光-MAG复合焊角接接头的坡口角度为35°、钝边尺寸为4 mm,以及相应焊接工艺参数。焊接接头无明显的淬硬组织,硬度测试结果满足相关标准规定。