7075铝合金搅拌摩擦焊接头温度场及残余应力场的有限元模拟

根据搅拌摩擦焊特点及库伦摩擦做功理论,以厚度为6 mm的7075-T7351铝合金板材为研究对象,基于ANSYS有限元软件,建立了搅拌摩擦焊双热源三维有限元模型,研究不同转速、焊接速度对温度场及残余应力场的影响规律.结果表明,焊接过程峰值温度在500℃左右,接头最高温度出现在搅拌头后部大约5 mm处;接头残余应力以纵向残余应力为主,在垂直焊缝方向上呈M形分布,最大值约为150 MPa;当搅拌头转速一定时,随着焊接速度的增大,峰值温度减小,峰值纵向残余应力增大;当焊接速度一定时,温度随着转速的增大而增大,且转速越大,纵向残余应力分布越均匀.

焊缝强度匹配对铝合金焊接接头三向应力度分布的影响

用有限元软件ABAQUS对不同焊缝强度匹配的6063铝合金焊接接头进行拉伸模拟,研究了焊缝强度匹配对焊接接头中三向应力度分布的影响.同时,在每种强度匹配条件下,研究了HAZ宽度对焊接接头中三向应力度分布的影响.结果表明,与母材相比,不同焊缝强度匹配的焊接接头中应力状态较为复杂,三向应力度在母材与HAZ交界处和焊缝与HAZ交界处存在突变;高强匹配接头中三向应力度最大值最高,低强匹配接头中三向应力度最大值最小;等强匹配条件下,随着HAZ宽度的增大,三向应力度最大值的位置从母材与HAZ交界处转变为焊缝与HAZ的交界处;高强匹配条件下,三向应力度的最大值都出现在焊缝与HAZ的交界处,随着HAZ宽度增大,三向应力度的最大值逐渐减小;低强匹配条件下,三向应力度的最大值都出现在母材与HAZ的交界处,随着HAZ宽度增大,三向应力度的最大值逐渐减小.

超声波振动下SiC陶瓷颗粒与Zn-Al液态合金的相互作用机制

采用半固态机械搅拌结合超声波振动过程制备了SiC颗粒增强的Zn-Al合金复合材料,研究了超声波作用下SiC陶瓷颗粒与液态Zn-Al合金的相互作用机制。结果表明,超声波作用在Zn基复合材料上可以在液态Zn-Al合金内产生强烈的空化作用,空化作用可以破坏Zn-Al合金表面的氧化物及陶瓷颗粒表面吸附的气膜,使Zn-Al合金润湿裸露的SiC陶瓷颗粒表面并形成冶金结合。在超声振动下,SiC颗粒与Zn-Al合金界面非常平直且洁净,没有孔洞存在,是一种润湿型结合界面。

均一性二氧化钛纳米粒子的制备

通过Ti(SO_4)_2溶液的水解得到TiO_2粒子,以4.5代的树枝状大分子聚酰胺-胺(G4.5PAMAM)为模板,借助PAMAM分子内部空腔的络合效应和空间位阻效应固定TiO_2纳米粒子,合成出尺寸大小均一的TiO_2纳米粒子。研究了温度和反应时间对产物络合产率、结构以及形貌等的影响,确定了合成粒径均一的TiO_2纳米粒子的最佳反应温度和反应时间。并用透射电子显微镜(TEM)、热失重(TGA)技术对产物的结构和性能进行了表征,TEM结果表明:以G4.5PAMAM分子为模板,合成出了颗粒尺寸均一、大小为10nm的纳米TiO_2粒子。

7075铝合金搅拌摩擦焊接头变形及失效行为

使用搅拌摩擦焊(FSW)设备对厚度为6 mm的7075高强度铝合金平板进行对接试验.设计出双径试样,采用液压伺服试验机对7075铝合金搅拌摩擦焊接头进行拉伸试验,并借助奥林巴斯显微镜和扫描电镜观察接头的变形及失效过程.结果表明,7075铝合金搅拌摩擦焊接头在拉伸过程中出现双颈缩现象,颈缩首先在后退侧出现,随着加载的进行,前进侧也出现颈缩现象.微裂纹在接头中的前进侧和后退侧颈缩区内晶界处由微孔洞聚集产生.随着应变的增加,微孔洞数量明显增加,当应变足够大时,微孔洞连接形成微裂纹.微裂纹沿着与加载方向成45°向焊核区进行扩展,导致接头断裂,断裂位置位于接头中的焊核区,断裂方式为剪切断裂混合着微孔聚集型断裂.

光纤激光焊熔池及匙孔动态行为数值模拟

综合考虑了金属基体对Nd:YAG激光的吸收机制,包括激光瑞利散射和菲涅耳吸收,利用光线追踪法建立激光热源模型,采用流体体积法追踪气/液界面。模拟和试验结果显示,当形成的匙孔深度小时,熔池与匙孔间能形成稳定的动态过程,当形成的匙孔深度大时,熔池与匙孔间不能形成稳定的动态过程,熔池多次塌陷,匙孔闭合,形成的气泡不能及时逸出,导致气孔缺陷形成。

P91耐热钢焊接接头服役组织与性能研究

P91耐热钢在超超临界电站锅炉的应用越来越广泛。采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、高温拉伸试验机等设备对不同服役年限的P91耐热钢焊接接头的微观组织及性能进行测试与分析。试验结果显示,随服役年限增加,接头各区晶粒尺寸逐渐长大,析出相逐渐粗化并向晶界聚集,析出相数量先增大再减小;焊缝区显微硬度逐渐下降,焊接接头高温抗拉强度逐渐减小,均断裂于母材,焊接接头性能满足要求。

T91/TP347H异种钢焊接接头高温时效组织对性能的影响

异种钢焊接接头广泛应用于超超临界电站锅炉结构中。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、拉伸试验机等设备对服役10年并在750℃下进行不同时间时效处理的T91/TP347H异种钢焊接接头的组织与性能进行了分析。结果表明,随着时效时间的延长,焊缝组织基本稳定,T91和TP347H的热影响区晶粒尺寸逐渐增大,析出物逐渐聚集长大,发生粗化,TP347H热影响区析出物呈断续的链状分布,割裂基体,且TP347H热影响区组织老化程度更严重。时效处理450 h的TP347H热影响区内析出物主要有M7C3型、M23C6型和MX型。力学性能测试表明,随着时效时间的延长,焊接接头显微硬度逐渐降低,屈服强度和抗拉强度逐渐减小,断裂位置均在TP347H热影响区。

ZG28NiCrMo与16Mn异种钢手工电弧焊接头组织及性能研究

采用A307焊条对ZG28Ni Cr Mo铸钢和16Mn低合金高强钢进行了手工电弧焊,通过金相分析,拉伸、冲击及显微硬度测试研究了异种钢焊接接头的组织及力学性能。结果表明,焊缝中心组织为奥氏体＋铁素体;ZG28Ni Cr Mo钢一侧熔合区形成脱碳层和柱状晶区,使显微硬度值显著下降;ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的组织为铁素体＋珠光体组织,与其母材相比有软化现象。16Mn侧热影响区没有硬度损失,16Mn钢与焊缝的熔合线处存在一层奥氏体单相区,硬度为220HV,高于焊缝中心和16Mn钢母材。焊接接头拉伸断裂于16Mn母材处,平均抗拉强度为515MPa。ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的冲击韧性较差,而16Mn侧热影响区的冲击韧性优于焊缝中心。

焊接材料对16Mn低合金钢焊接接头组织及力学性能的影响

在低温不预热条件下采用焊条电弧焊焊接16Mn钢,研究了3种焊接材料对接头微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,J506和J607焊条的焊缝组织都是由先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体和珠光体组成,而A307焊条的焊缝组织是由奥氏体和铁素体构成;J607焊缝的硬度最高,而J506焊缝的硬度最低;所有焊缝的抗拉强度都高于母材16Mn钢的,断裂均位于母材处;A307焊条焊缝室温下的冲击韧性与J506焊缝的相当,而低温冲击韧性是J506焊条焊缝的9倍。

混料设计在6061铝合金激光焊预置Al-Si-Ni粉末中的应用

为了改善铝合金激光焊存在的吸收率低和表面凹陷等缺点,采用激光熔覆预置粉末与激光焊相结合的方式,以Al,Si,Ni 3种粉末混合为预置粉末,采用混料设计的原理进行配方设计,研究混合粉末对焊缝成形、显微组织和硬度的影响。结果表明,混合粉末配比的最佳方案为Al∶Si∶Ni=0.737∶0.185∶0.078,预置该粉末得到的焊缝组织均匀,显微硬度在HV 80~90。

涂层316L不锈钢焊丝GMAW焊接稳定性研究

为了改善熔化极气体保护焊的工艺性,采用拉拔涂敷工艺开发涂层316L不锈钢焊丝,涂层成分为Ca元素的化合物以及Na、Ti、Si元素的氧化物,制备的两种涂层焊丝分别含有CaF_(2)和CaC0_(3)。通过电参数信号采集系统和高速摄影机对未涂层焊丝与涂层焊丝的堆焊过程稳定性进行研究。结果表明:未涂层焊丝的焊接电流波动较大,电弧形态不稳定,焊接稳定性差;含CaF_(2)涂层焊丝的电弧不稳定,焊接工艺性恶化;含CaC0_(3)涂层焊丝的焊接稳定性相比未涂层焊丝显著改善,电流电压波形十分稳定,焊接电弧呈“圆锥状”。

1T/2H-二硫化钼的制备及其电析氢性能研究

二硫化钼作为一种天然二维材料,对于取代贵金属铂基催化剂进行析氢反应具有巨大的潜力.然而电导率较差和本征活性低限制了其在析氢反应中的应用.通过探索前驱体铵源和钼源的比例和加入丙酸含量的影响,制备了具有更多活性位点和更高电导率的1T/2H-二硫化钼,并对其电析氢反应性能进行了测试.结果表明:1T/2H-二硫化钼的电析氢性能较2H-二硫化钼有极大的优势,效率更高.

生物膜对污水环境下混凝土腐蚀的影响

为加速研究厌氧污水中生物膜对混凝土腐蚀的影响,人工配制了化学需氧量(COD)值高达7 000 mg/L的强化污水,并采用激光共聚焦扫描显微镜、压汞仪、热重分析等手段对污水腐蚀后的生物膜及混凝土的结构与性能进行了测试。结果表明:厌氧污水环境下混凝土试件的表面会变得粗糙、酥化,但并无十分明显的砂浆脱落,在腐蚀150 d后,有和没有生物膜附着的试件质量损失率分别为1.23%和1.67%,其抗压与抗折强度也相比同条件清水环境下有所下降,特别是表面被人工去除生物膜的试件。通过微观研究发现,污水腐蚀后的水泥石试样并无新的结晶相生成,但水化产物的数量和形貌均发生了变化,其中腐蚀150 d后有生物膜附着的试样中氢氧化钙含量和孔隙率分别为4.13%和31.82%,均优于没有生物膜附着的试样。这说明生物膜的存在影响了污水中腐蚀介质的传输,降低了其与水化产物之间发生的化学反应,起到了一定程度的保护作用。

激光电弧复合焊T91钢接头的高温时效组织与性能

采用激光电弧复合焊技术焊接了T91耐热钢,在750℃下对焊接接头进行了不同时间的高温时效处理,研究了焊缝、热影响区及母材的组织演化,并对析出物进行了分析。结果表明,随着高温时效处理时间的增加,焊缝中的晶粒逐渐增大,马氏体板条宽度增加并逐渐碎化为亚晶结构,析出物逐渐粗化并向晶界或亚晶界聚集,显微硬度逐渐减小。不同时效处理时间下的焊接接头均断裂于母材。

稀释率对镍基合金激光熔覆层组织和性能的影响

采用激光熔覆法将Ni60熔覆层沉积在中碳钢基体上,采用能谱、电子背散射衍射技术和扫描电镜分析了稀释率对化学成分、相组成、微观结构演化的影响,并且还测量了激光熔覆后熔覆层的显微硬度分布。结果表明,激光熔覆的过程参数对稀释率有很大的影响,稀释率随激光功率、扫描速度的增加而增加,随送粉量的增大而减小。稀释率的变化能引起熔覆层中析出相类型和形态的改变,过高的稀释率会抑制硼化铬、碳化铬的析出,并减少共晶组织含量。由于硼化铬、碳化铬、Ni-B-Si共晶的减少和熔覆层中铁含量的增加,Ni60熔覆层的硬度从1 000HV0.5下降到600HV0.5。