激光熔-钎焊镀锌钢/铝异种金属的接头性能影响因素及改善措施

激光熔-钎焊是实现镀锌钢板/铝合金异种金属理想连接方式的重要焊接方法。对于焊接多材料车身结构,镀锌钢-铝激光异种金属焊接工艺可提供重要的技术参考。在介绍激光熔-钎焊方法优异性的基础上,综述了影响焊接接头性能的主要因素,并总结了改善接头性能采取的优化措施。     

铝与钢异种材料连接技术及其研究进展

在工业快速发展和节能减排的大环境下,各行业对材料性能的要求越来越高。因此性能更加全面的异种金属结构开始受到关注,钢铝混合结构兼具功能性和经济性的优势,使其在航空航天、车辆等领域得到了广泛的应用。对汽车行业而言,轻量化是未来发展的必然趋势,而钢铝混合车身的应用是白车身减重最直接、有效的方式。与此同时,混合车身的出现也对钢铝连接工艺提出了新的要求。现有的四类钢铝连接工艺包括熔焊、钎焊、机械连接和固态连接。钢与铝的熔点、热导率、延展性和密度等物理化学性质的差异是二者连接存在困难的主要原因。熔焊工艺接头拥有较高强度,但焊接过程中会产生降低接头强度的金属间化合物;钎焊工艺接头强度高、平整性好、焊接参数可控性强,但对板材清洁度要求较高且存在焊接缺陷;机械连接工艺简单且对连接强度有保证,但无法保证接头的气密性;固态连接工艺接头拥有较高强度,但受到尺寸的限制且价格昂贵。目前提高钢铝接头质量的方向主要有:(1)现有工艺参数优化;(2)板材预处理;(3)板材布置形式调整和新工艺;(4)现有工艺复合创新。国内外科研人员对钢铝连接工艺进行大量研究后发现:(1)通过控制实验参数,各类工艺均可获得不同实验条件下的最优接头。(2)对钢板预涂Al层或者Zn层等预处理方式均可增强二者的连接性。(3)机械连接工艺及固态连接工艺中钢板与铝板的相对位置会对接头的质量产生影响。对于部分连接技术,超声波、Zn箔等新元素的加入也可优化接头质量。(4)复合工艺接头质量明显优于单工艺接头,如自冲铆接+电阻点焊(SPR+RSW)、搅拌摩擦焊+冷金属过渡电弧焊接(FSW+CMT)等复合工艺接头。本文综述了现有的四类连接工艺,主要涉及工艺基本原理、技术优劣、接头性能、工艺要领、应用场合;同时对国内外研究现状进行了总结,包括工艺参数、材料种类及尺寸、接头性能及形貌、结论及实验数据;最后对钢铝连接工艺发展方向进行了展望,为钢铝混合车身的设计和制造提供参考。     

铝/钢异种金属轴向摩擦焊研究现状

焊接作为常用的材料成型手段因其制造的接头具有高密封性和高强度而备受关注,异种金属连接得益于焊接技术的发展,其在工程领域中的应用逐渐增多.利用焊接方法制造铝/钢复合结构已成为近年来的研究热点,与熔化焊和钎焊相比,轴向摩擦焊作为一种固相连接技术存在独特优势,即焊接圆截面异种金属.但经过众多国内外学者研究发现,若要获得优质的铝/钢轴向摩擦焊接头,需要严格控制焊接参数或同时采用附加工艺措施,否则铁-铝脆性金属间化合物降低接头力学性能的问题依然严重,与此同时靠近焊缝的铝材由于受摩擦热与摩擦扭矩的双重影响也易发生组织和性能变化.本文结合国内外文献总结了铝/钢轴向摩擦焊焊接接头的宏观与微观特征、组织与性能特点及其调控方法、焊接参数制定原则,最后对铝/钢轴向摩擦焊的未来研究方向进行了简要分析.     

铝/钢异种材料搅拌摩擦焊研究进展

由于铝、钢的物理化学性质存在巨大差异,铝/钢的连接是焊接领域的难点问题。搅拌摩擦焊是低热输入的固态连接方法,能够有效控制铝/钢金属间化合物的生长,且搅拌针强烈的搅拌作用可增加铝/钢异种材料机械咬合程度,得到高质量的铝/钢焊接接头,铝/钢搅拌摩擦焊已经成为了焊接领域的热点问题。文中综述了铝/钢搅拌摩擦焊国内外研究现状,涉及到接头形式、焊缝成形、焊接工艺和力学性能,着重介绍了铝/钢搅拌摩擦焊接头的连接机制,并围绕铝/钢搅拌摩擦焊存在的两大问题,对铝/钢搅拌摩擦焊新技术进行总结,并进一步提出了铝/钢搅拌摩擦焊的基础研究方向。     

新能源电动汽车异种材料连接技术的挑战、趋势和进展

多材料混合结构在车身上的应用可以实现汽车安全性、轻量化水平的共同提升,也是如今新能源汽车工业发展的一个主要方向。先进高强钢(Advanced high strength steel,AHSS)、铝合金、工程塑料以及碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)等作为轻质高强材料的代表已广泛应用于白车身、覆盖件以及复杂结构件的制造中。由于异种材料理化性能的差异,给连接技术带来了更大的挑战。对于铝合金与碳纤维增强复合材料的连接,采用普通的熔化焊接往往会使铝合金产生热影响区软化、气孔和热裂纹等缺陷以及CFRP纤维和基体部分烧损,而机械连接则会不可避免地造成腐蚀问题。同时,多材料组成的电池包壳体对连接技术也有很高的要求。因此,为了向新能源汽车提供多材料优化组合的轻量化车身结构,开发性能可靠、低成本、高效率的创新连接方法势在必行。胶接广泛应用于铝合金/先进高强钢、铝合金/碳纤维复合材料、AHSS/CFRP的连接,可以实现密封、紧固、防腐蚀的效果。自冲铆连接(Self-piercing riveting,SPR)相比于熔化焊更适合铝合金、AHSS与CFRP的连接,国外对其连接工艺和接头强度已有较为成熟的研究。固相焊适合于金属/非金属材料的连接,国内外对回填式搅拌摩擦点焊(Refill friction stir spot welding,RFSSW)和超声波点焊在连接铝合金/CFRP、AHSS/CFRP上进行了工艺的探索和设备的改进。激光复合焊和冷金属过渡焊(Cold metal transfer,CMT)是当下大部分汽车企业主要应用的连接技术,主要用于铝合金/AHSS的连接。对于电池包壳体的连接,目前主要是使用紧固件连接,同时对特定的材料采取激光焊进行密封。本文针对多种车身材料包括铝/CFRP、高强钢/CFRP、铝/高强钢的连接问题,详细介绍了胶接、自冲铆连接、搅拌摩擦点焊、超声波点焊、激光复合焊和冷金属过渡焊技术的应用和研究进展,讨论了连接工艺参数对接头性能和焊点失效模式的影响,论述了基于有限元分析的接头疲劳寿命预测的难点和研究现状,并简要分析了电池包箱体连接技术的研究进展。新能源电动汽车多材料混合应用推动了连接技术的进步,但仍然面临着基体损伤、界面失效、焊接周期长、设备昂贵和难以自动化等问题,还需要进行更为深入的理论和应用研究。     

金属镀层对铝/钢激光熔钎焊接头组织与性能的影响

针对在铝/钢焊接过程中,钢的表面金属镀层对铝/钢激光熔钎焊接头性能有着重要影响的问题,研究铝合金在不同金属镀层的低碳钢表面的铺展效果,通过SEM对不同金属镀层下熔钎焊接头界面微观组织形态、金属间化合物厚度、种类等进行分析,并进一步研究不同金属镀层下铝/钢接头的力学性能及断口形貌。结果表明:钢表面的金属镀层对铝/钢激光熔钎焊过程中5A06铝合金在钢上的铺展与浸润有着较大的影响,其中5A06铝合金在镀铝钢上的铺展效果最佳,且铝合金与镀铝锌钢熔钎焊的接头抗拉性能最好,达到母材铝合金的70%。铝/钢界面金属间化合物主要由铝铁金属间化合物组成,其中在镀铝钢、镀铝锌钢、镀锌钢中主要存在Fe2Al5,FeAl3,FeAl等金属间化合物,在镀镍钢界面中还存在Fe4Al13等金属间化合物。     

铝-镀锌钢板异种金属Pulsed DE-MIG熔钎焊方法研究

为精确控制焊接热输入,从而控制铝钢异种金属界面区金属间化合物生长,提出一种新型高效低热输入的脉冲旁路耦合电弧MIG焊(Pulsed DE-MIG)方法,用ER5356铝合金焊丝在镀锌钢板上利用平板堆焊实验对工艺参数进行优化.在焊丝总电流保持不变,不同的Pulsed DE-MIG焊接参数下焊接,结果表明随着旁路电流的增大,焊缝宽度显著变小,且焊缝堆高明显变高.采用OM、SEM、EDS等测试手段观察和分析连接界面区的微观组织,发现在连接界面区形成Fe2Al5、FeAl3金属间化合物层,且母材热输入大时,FeAl3析出得多,随着母材热输入的减小,FeAl3析出逐步减少直至FeAl3无析出.     

钛铝金属间化合物合金的扩散连接

钛铝金属间化合物合金具有比重轻、比强度高以厦良好的高温力学性能和抗氧化性，被认为是航空航天和军工领域最具有应用前景的高温结构材料。钛铝金属间化合物合金的工程实用化需要先进的连接技术，保证连接件既能够保留母材的性能而且接头具有高的变形和断裂抗力。固态扩散连接不存在熔化缺陷、焊接热裂倾向和组织热影响区等缺点。被认为是连接钛铝金属间化舍物合全有效的方法之一。本文简要地介绍近十多年来国内外对钛铝金属间化合物合金扩散连接研究的状况与进展。     

真空电子束焊接技术应用研究现状

简要概括了真空电子束焊接技术在不同材料连接方面的应用现状及研究发展动态,包括铝及其合金、钢铁材料、铜及铜合金、钛及钛合金、难熔金属钨/钽/铌/钼及其合金、金属间化合物及复合材料电子束焊接的发展现状。针对电子束焊接技术,简述了国内外学者已取得的部分研究成果,包括工艺试验、组织分析、数值模拟和力学性能等;分析了目前电子束焊接技术在材料连接方面还存在的问题,并展望了电子束焊接技术应向高温新型结构材料、异种材料、功能复合材料等方向发展,丰富了连接过程中的理论基础,揭示了工艺与组织及性能的对应关系,扩展了电子束焊接技术的应用领域。     

汽车轻量化焊接技术发展现状与未来

随着人们对生活与生存环境质量的要求越来越高,"绿色环保、节能减排"已经成为我国社会的发展方向。汽车作为一种便民工具的同时也给能源和环境带来了负担。因此,各大汽车厂商都在为提高燃油效率、减少尾气排放设计解决方案。实现这些目标的一个有效方法就是降低汽车质量,汽车轻量化也由此成为汽车行业研究的热点。目前实现汽车轻量化的方法主要有优化结构设计、使用轻量化材料以及采用先进制造技术。在汽车轻量化技术途径中,使用轻量化材料替代部分钢材是一个主要的研究方向,如采用铝合金、镁合金等有色金属以及高强度钢、复合材料等。但是铝、镁合金与钢材在热物理性质和化学性质上存在着较大的差异,传统焊接技术很难得到可靠的铝-钢、镁-钢焊接接头。近年来,国内外学者对铝-钢、镁-钢的焊接进行了大量的研究并取得了许多重要成果,为汽车轻量化材料的应用奠定了理论基础。先进焊接技术的应用离不开相关材料焊接性能的提高和焊接工艺的改进,为了提高铝、镁合金与钢的焊接性能,许多研究者选择在钢的表面镀上一层金属,如Zn、Cu、Ni等。镀层金属在一定程度上改善了材料之间的润湿铺展,并使得界面处的连接方式得到改变,从而提高焊接接头的连接强度和焊接接头的可靠性。各种先进焊接技术的应用也突破了传统焊接技术的局限性。冷金属过渡技术是数字化控制与焊接过程结合的产物,实现了对热输入的精准控制,在选择适当工艺的情况下得到了理想的焊接效果。电弧熔-钎焊和激光焊接技术效率较高,在异种金属的连接中应用十分广泛。搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术,其焊缝中存在冶金结合和机械结合两种结合方式,且所得的焊接接头美观、牢固,受到了人们的关注。火焰钎焊自动化程度高,焊接方式灵活。本文综述了几种在汽车轻量化领域潜在应用范围广阔的先进焊接技术,总结、归纳、分析了其研究现状和优缺点,对焊接工艺的选择、不同焊接技术的特点进行了评述,分析了轻量化材料的焊接性和适用性,并展望了所述焊接技术的未来发展趋势,为汽车轻量化焊接技术的发展提供借鉴与参考。     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Assessment of intakes of mixtures of radionuclides

Australia has several uranium mines and a large number of mineral sand mines, with associated processing facilities. Exposures resulting from these mining and processing operations usually involve intakes of mixtures of radionuclides. This work describes the development of a suite of first order, linear compartment models, based on the ICRP Publication 66 respiratory tract model, and an analytical solution to the decay equations, for assessing the consequences of such intakes. The computer programs based on these models directly compute excretion, organ retention and organ and whole-body doses for intakes of either single radionuclides or any mixture of radionuclides belonging to the same radioactive decay chain. The intake can be via inhalation, ingestion or injection, and can be acute, chronic or of limited duration. The starting concentration and degree of secular (dis)equilibrium can be specified for each radionuclide. No assumptions need to be made about the relative magnitudes of the radioactive half-lives of the different nuclides.     

卧式金属罐容量的测量结果不确定度

本文根据多年的实践检定经验 ,参照JJF1 0 59- 1 999《测量不确定度评定与表示》以及《测量不确定度表达 1 0讲》 ,对卧式金属罐容量的测量结果不确定度进行了评定。     

盐酸浓度不确定度的评估

通过对盐酸浓度标定的过程分析，找出影响结果的各个分量，进行不确定度的评定，按照计量技术规范给出标准的表示法。     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

Analysis of anisotropy of properties on the basis of studies of texture of coarse-grained ingots of thermoelectric materials

An analysis of anisotropy of the properties of a Bi₂Se_0.3Te_2.7 solid solution was carried out using construction of demonstrative surfaces for thermoelectric effectiveness and thermal expansion coefficients. It is shown that the texture is an important factor forming anisotropy of properties and technological fitness of ingots for manufacturing modules. Anisotropy of properties based on the studies of the ingot textures obtained using the float-zone method and Bridgman method (growing thermoelectric plates in a flat cavity) was studied.