非金属材料激光连接工艺与接头性能研究进展

综述了玻璃、陶瓷、聚合物、块体金属玻璃(bulk metallic glass,BMG)等非金属之间及其与金属的激光连接工艺和接头性能的研究进展,分析了激光焊功率、焊接速度、离焦量和施加压力对接头性能的影响;对比了飞秒激光和纳秒激光对金属与玻璃接头剪切强度的影响;探究了玻璃与金属、陶瓷与金属以及陶瓷与聚合物的连接机理及其影响因素;通过添加过渡层,解决了高硼硅玻璃在可伐合金表面的开裂问题,在金属表面制备氧化膜,促进了界面结合,提高了接头性能,同时采用焊前预热和焊后缓冷热处理工艺有效降低了焊后应力,减少了裂纹的产生.

异种材料连接中表面预处理及对接头强度影响的研究进展

综述了异种材料连接中表面预处理及表面状态对接头强度影响的研究,认为:1)在异种材料连接时,在母材表面沉积一层与母材或钎料之间具有良好固溶度的活性金属,能增强异种材料之间的界面反应,提高接头强度;2)通过改善母材表面的物理、化学或力学性能,可提高母材表层元素的活性,增加扩散能力,减少接头中的脆性相,从而提高接头强度.

纳米材料在无镀铜焊丝中的研究现状

无镀铜焊丝是未来气保护实芯焊丝的发展趋势.综述了纳米材料在无镀铜焊丝中的研究现状,得出:1)无镀铜焊丝表面的纳米涂层使自腐蚀电位正向增加,焊丝的耐蚀性增强;焊接时熔滴细化,熔滴过渡频率加快,电弧稳定性增强.2)纳米添加剂在摩擦界面通过物理吸附或摩擦化学反应成膜、"微滚珠"、"微抛光"等机制降低摩擦副的摩擦因数和磨斑直径,为减少无镀铜焊丝导电嘴磨损提供了理论指导.

镍基合金焊缝金属热裂纹及接头强韧性的研究进展

综述了镍基合金焊缝金属在热裂纹及接头强韧性方面的最新研究进展,得出:1)焊丝中添加Nb、Al、Ti、Ce等合金元素可降低焊缝金属高温失塑裂纹敏感性,添加Mn和Mg可抑制S、P、Si、Bi等低熔点化合物的生成,控制药芯组成中TiO2、SiO2、ZrO2、MnO2等造渣剂之间比例关系,有助于提高焊缝金属抗热裂纹性;2)采用合适的焊接工艺可有效避免焊缝金属热裂纹的产生,其中,激光焊、电子束焊等新型焊接工艺对焊缝金属热裂纹的影响逐渐成为研究热点;3)采用固溶+双级时效的焊后热处理工艺,可改善焊接接头的强韧性,焊丝中添加Al、Ti、Nb、Mo、Mn等合金元素可提高焊接接头抗拉强度,但随着Mn质量分数的增加,接头冲击韧性降低.

纳米连接过程的分子动力学模拟研究进展

纳米材料因其特有的结构和性能而得到广泛的应用,纳米连接技术也随之发展起来。在纳米加工领域,虽然有很多先进的显微分析手段,但由于实时观察技术的限制,材料的很多现象和行为很难通过实验进行观测和分析,而分子动力学适用于几纳米到几十纳米的三维空间尺度和纳秒以下的时间尺度,同纳米加工领域很多过程的时间尺度和空间尺度保持一致,因此,利用分子动力学模拟纳米材料性能和连接过程原子的动力学行为是可行的。综述了纳米材料(包括纳米多层膜、纳米线、碳纳米管、纳米颗粒)在纳米连接过程以及连接大尺寸材料过程中的分子动力学模拟研究进展,模拟结果与实验结果基本吻合。结合最新研究进展,讨论了分子动力学模拟在纳米连接应用中的存在问题、解决办法和发展趋势。

工艺与微量元素对镍基合金焊接热影响区液化裂纹影响的研究进展

镍基合金因其优异的耐高温和耐腐蚀性,广泛地应用在航空航天、核电及海洋采油等行业。基于镍基合金的重要性,研究其焊接热影响区(Heat-affected zone,HAZ)液化裂纹问题对于促进该问题的解决具有重要意义。焊接工艺的好坏直接影响到镍基合金焊接性能,是导致其HAZ液化裂纹的重要因素之一。采用热处理工艺,可以获得预期的组织和性能,以降低液化裂纹敏感性。同时,合金母材中微量元素影响晶界非平衡偏析行为,会导致HAZ液化裂纹的产生。从焊接工艺、热处理工艺及微量元素三个方面综述镍基合金焊接HAZ液化裂纹的最新进展,并对液化裂纹的测试方法进行总结,对未来的研究趋势进行展望。

钎焊过程数值模拟研究进展

综述了近年来钎焊数值模拟技术的研究进展,并对数值模拟技术向系统化、精细化和精确化发展的趋势进行了预测.得出了以下结论:1)采用有限容积法和分子动力学法对钎料熔滴的润湿铺展行为进行模拟,有助于研究多物理场耦合条件下钎焊工艺参数对钎料熔滴在基体表面的润湿、铺展和填缝的影响;2)有限元法可以较为准确地模拟钎焊接头应力场和残余应力分布、钎焊过程的温度场,以及对接头力学性能进行评估,模拟结果与试验结果基本吻合.简化本构模型、引入材料性能参数、考虑界面传质和反应产物的影响等方面仍然是未来研究的难点和重点.

新型焊接工艺对不锈钢薄板焊缝成形及接头性能影响的研究进展

不锈钢薄板作为一种性能优越的节约型材料,广泛地应用于国民生产中的各个领域,具有良好的发展前景。基于不锈钢薄板的重要性,研究其焊接工艺对促进不锈钢薄板产业的发展具有重要意义。分析总结了焊接工艺对不锈钢薄板焊缝成形及接头性能影响的最新研究进展,表明:(1)激光焊接不锈钢薄板焊缝成形优于电弧焊,通过改进气体保护方式可提高焊缝成形质量,波形控制法可辅助改善电弧焊焊缝成形;(2)高能束焊、搅拌摩擦焊可极大地细化焊接接头晶粒,改善接头力学性能;(3)采用低热输入焊接工艺可以减轻焊接接头腐蚀敏感性,增加保护气体流量或外加磁场可提高电弧焊接头的耐腐蚀性。

不锈钢焊接烟尘中Cr(Ⅵ)的研究进展

综述了不锈钢焊接烟尘中六价铬(Cr(Ⅵ))的影响因素、检测及控制、产生机制,指出:1)保护气体氧化性越高,焊接烟尘中Cr(Ⅵ)占烟尘中总Cr质量比越高;气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)时,短路过渡比射流过渡烟尘中Cr(Ⅵ)占总Cr的质量比高.2)焊材中的K、Na易同烟尘中Cr(Ⅵ)化合物离子CrO2-4、Cr2O2-7形成稳定的Na2CrO4和K2CrO4,应将其限制在一定的范围内.3)固-液提取检测方法检测Cr(Ⅵ)与固态物种检测相比具有造价低、易操作和适合定量检测的优点.

纳米改性涂层及焊接工艺参数对无镀铜实心焊丝导电嘴磨损影响的研究进展

环保型无镀铜实心焊丝是气保护实心焊丝发展的主要趋势,而导电嘴磨损是其应用的瓶颈,综述了无镀铜实心焊丝表面纳米改性涂层及焊接工艺参数对导电嘴磨损的影响,认为:纳米颗粒在无镀铜实心焊丝与导电嘴的摩擦界面形成摩擦反应膜可以减少导电嘴的磨损;纳米改性涂层可使焊丝表面的油膜具有优异的润滑、导电、导热三重特性,是减少导电嘴磨损的可行途径;导电嘴的磨损随焊接电流的升高而增大,直流反接(Direct-current Electrode Positive,DCEP)时导电嘴的磨损比直流正接(Direct-current Electrode Negative,DCEN)时严重;电弧烧蚀和电流腐蚀是导电嘴磨损的主要机制。

高品质高可靠性钎料的技术发展及应用

结合国际高品质钎焊材料的研究现状和未来发展方向,总结了新型铝基钎料、银基钎料、铁基钎料及钎焊技术的国内外最新研究进展与应用成果.AlSiCu基低熔点钎料具有较高的强度和较好的耐腐蚀性能,特别是添加微量稀土元素后能通过变质作用降低表面张力和促进界面元素扩散,适用于高强度铝合金、铝-钢、钛合金的连接.新颖的纳米多层膜低温钎料及涂层制备技术取得一系列新的研究结果,与钎焊技术相结合具有良好的应用前景;特殊的钎焊新技术,如超声波辅助钎焊、等离子-激光复合钎焊为实现无钎剂和非真空环境下材料的液相连接提供了新的解决方案.

药芯组成及工艺参数对ENiCrMo3T0-4焊丝电弧稳定性的影响

采用汉诺威弧焊质量分析仪研究了ENiCrMo3T0-4药芯焊丝中药芯组成及焊接工艺参数对电弧稳定性的影响.结果表明,随着焊丝药芯组成中CaO/(SiO_2+TiO_2)的减小,熔渣碱度越小,焊接电弧稳定性越好;相比电压标准差/电压变异系数、电流标准差/电流变异系数和燃弧时间变异系数,短路时间标准差/短路时间变异系数和燃弧时间标准差更能准确地反映焊接电弧稳定性;在正常焊接工艺参数范围内,随着工艺参数的增大,焊接电弧稳定性越来越好.

工艺参数对可伐合金/DM308钼组玻璃激光焊接接头结合性能的影响

采用YLS-6000型光纤激光器对可伐合金4J29与钼组玻璃DM308进行激光焊接,研究了工艺参数对接头强度和界面结构的影响,分析了界面元素扩散行为.结果表明,激光功率为700~800 W,焊接速度为4.5 mm/s,离焦量为0时,接头抗剪强度达到最大值,为10.97 MPa;4J29/DM308激光焊接头界面结合良好,存在反应层,分界线清晰可见.玻璃侧有大量气孔产生,界面某些部位存在少量气孔,导致产生微裂纹;在高温条件下,元素扩散越均匀,界面反应生成Fe_2SiO_4越多,接头强度越高.

中间层对可伐合金4J29/钼组玻璃DM308激光焊接接头结合性能的影响

采用YLS-6000型光纤激光器对可伐合金4J29与钼组玻璃DM308进行激光焊接,研究了中间层对接头强度、界面结构和界面结合机理的影响,分析了界面元素的扩散行为.结果表明,Mo-Mn-Ni中间层可以减少接头边缘较大的裂纹,Ni2O3-MnO2-B2O3中间层可以减少玻璃侧的微裂纹和气泡数目;4J29/DM308激光焊接头承载能力最弱的部位为靠近玻璃侧,穿过气泡发生断裂,Mo-Mn-Ni中间层接头的抗剪切强度最大为10.96 MPa,Ni2O3-MnO2-B2O3中间层接头抗剪切强度最大值为13.46 MPa;Ni2O3-MnO2-B2O3中间层接头界面过渡层的厚度大约为30～40μm,过渡层存在明显的枝晶生长,接头界面XRD相分析结果表明,界面过渡层为Fe和Si立方晶系的复合氧化物FeSiO3和Fe7SiO10,接头界面EDS分析结果表明,Fe,Co,Ni等元素在整个界面区域内发生了扩散融合,界面结合主要靠化学反应和元素扩散连接.

电子束毛化对硼硅玻璃在可伐合金表面润湿性的影响

增加实际紧密接触面积能提高玻璃在金属表面的润湿性,文中提出了一种将可伐合金表面进行电子束毛化的方法来提高表面粗糙度.采用座滴法研究了硼硅玻璃在毛化后可伐合金表面的润湿性.结果表明,电子束毛化可以增大可伐合金表面的有效接触面积,促进熔融玻璃的润湿铺展,润湿角随着加热温度的升高和保温时间的延长而逐渐减小.硼硅玻璃和氧化层之间的主要反应产物为Fe_2SiO_4,金属表面的高能束毛化和预氧化处理有效促进了玻璃-金属的机械-化学结合,有利于提高玻璃与金属的连接强度.

焊缝金属硅锰质量比对小电流焊接不锈钢药芯焊丝熔滴过渡及电弧稳定性的影响

采用自制熔滴收集装置、高速摄影仪、电弧焊质量分析仪研究了在电流小于100A条件下焊接时焊缝金属中硅锰质量比对E308LT0-1不锈钢药芯焊丝熔滴过渡及电弧稳定性的影响。结果表明:随着焊缝金属中硅锰质量比的增大,焊接过程中大尺寸熔滴占比先降后增,小尺寸熔滴占比先增后降,当硅锰质量比为0.311时,小尺寸熔滴占比最大,大尺寸熔滴占比几乎最小;不锈钢药芯焊丝的熔滴过渡形式主要为非轴向短路过渡,当硅锰质量比为0.311时,熔滴过渡最平稳,飞溅程度最低,电弧稳定性最好。

不锈钢药芯焊丝中铁粉/长石对焊接烟尘中Cr(Ⅵ)的影响

采用汉诺威电弧质量分析仪、高速摄像机和激光粒度仪等研究了不锈钢药芯焊丝中铁粉/长石比对不锈钢药芯焊丝电弧稳定性、焊接烟尘平均颗粒尺寸、烟尘中Cr(Ⅵ)含量及其生成率.结果表明,短路过渡生成的焊接烟尘平均颗粒尺寸比粒状过渡小,烟尘中Cr(Ⅵ)/总Cr(n/N)的比值大;在同一焊接参数下,当药芯中铁粉/长石比例在1.8时,短路过渡时间最短为1 033μs,焊接电弧稳定、焊接烟尘颗粒平均尺寸为1 154 nm,Cr(Ⅵ)的含量及Cr(Ⅵ)/总Cr(n/N)的比最小,分别为1 555.8 mg/kg和24%.

超音速火焰喷涂制备WC-12Co薄涂层的进展

HVOF 喷涂制备WC-12Co 耐磨涂层的厚度通常在50 至500μm 之间,这个厚度既可以确保涂层结构均匀,同时也保证了足够的材料储备用来进行有效的磨损保护.对于表面需要高精度的零部件,厚涂层必须采用成本高昂的精准加工、磨削和抛光工艺.因此,制备光滑的薄涂层是非常有必要的.在本研究中,HVOF 工艺以细的团聚烧结型WC-12Co 粉末（2 ～ 10μm）为原料制备薄碳化物涂层,涂层厚度可降至50μm 以下.本论文系统研究了送粉速度、喷枪速度和轨道间距的变化对涂层厚度的影响,并重点研究了涂层的硬度和表面粗糙度的变化.