铝合金阳极氧化膜激光清洗工艺研究

采用新型高峰值功率脉冲光纤激光技术进行10μm厚铝合金阳极氧化膜的清理。分析了主要工艺参数对激光清洗质量的影响。采用扫描电镜与能谱分析进行阳极氧化膜激光清洗机理研究。结果表明:采用100 Hz脉冲激光可实现铝合金阳极氧化膜破碎与彻底清理。扫描速度、激光离焦量和激光功率等对清理质量有重要影响。清理扫描速度从200 mm/min增加至600 mm/min,残留氧化物越多,激光清洗质量越差;激光离焦量为-2~+2 mm时,清理质量稳定,工艺适应性好。     

纳秒脉冲激光清除铝合金膜层的 应用研究

利用一种新型纳秒高能脉冲光纤激光,开展航天铝结构件阳极氧化膜局部精准清除技术研究,并采用SEM和EDS对金属新生表面进行成分表征。结果表明,采用高峰值功率纳秒脉冲光纤激光清除后,新生金属表面成分为99%Al,实现了铝合金阳极氧化膜层高效、彻底的破碎剥离式清除。大型铝合金贮箱结构件采用该种激光清除焊接边,其焊缝质量优良。     

激光除漆对铝合金基材表面质量的影响

目的 研究激光除漆后对铝合金基材表面阳极氧化膜的损伤情况。方法 采用纳秒脉冲激光器对涂覆复合漆层的2A12铝合金表面进行激光清洗试验。采用超景深显微镜对清洗后表面形貌与横截面进行观察,利用扫描电子显微镜与能谱仪观察清洗后的微观形貌,并利用维氏硬度计对表面显微硬度进行检测。结果 选择合适的激光参数能够完全除去复合漆层,当激光功率过高或激光扫描速度较低时,会发生过度清洗现象,清洗后表面的阳极氧化膜层发生损伤,甚至被去除的情况。在激光功率为450、400 W,扫描速度为4.5 mm/s时,清洗后表面的阳极氧化膜层发生破损;在激光功率为450、400 W,扫描速度为4 mm/s时,清洗后表面的阳极氧化膜层已经被去除。在激光功率为500 W,扫描速度为5.5 mm/s,与激光功率为450 W,扫描速度为5 mm/s时,完全去除复合漆层后的阳极氧化膜层表面的平均维氏硬度分别约为211HV与242HV,在工艺参数为450 W、4.5 mm/s时,表面平均维氏硬度约为168HV。结论 在激光除漆的过程中,采用合适的激光工艺参数彻底去除漆层后,铝合金表面阳极氧化膜层的显微硬度并未受到影响。在发生过度清洗时,铝合金表面的阳极氧化膜层会发生烧蚀损伤以及弹性振动剥离。     

2A12 铝合金硬质阳 极氧化及膜层性能研究

目的对混合酸电解液体系中2A12铝合金硬质阳极氧化膜层的制备及性能进行研究。方法采用以硫酸为主的混合酸电解液体系,对2A12铝合金进行硬质阳极氧化,研究混合酸电解液主要成分对2A12硬质阳极氧化膜层性能的作用和影响。结果在硫酸的溶解、有机酸吸附以及添加剂的耦合作用下,混和酸电解液避免了2A12铝合金硬质阳极氧化膜制备过程中存在的烧蚀现象,膜层平均硬度达到400HV0.05以上。WX添加剂能够明显改善2A12铝合金硬氧化膜层的耐蚀性能,经过168 h的中性盐雾试验,仅出现了5%的白霜,但与相同厚度的7A04铝合金硬质阳极氧化膜层相比,耐蚀性较差。结论建议制备有耐蚀性要求的硬质阳极氧化膜层时选用铜含量较低的铝合金材料。     

铝合金阳极氧化工艺最新研究进展

铝合金表面处理是实现铝材外观优化和提高性能必不可少的工艺手段。在铝合金表面实现多功能阳极氧化膜层是进一步扩大铝材应用的关键。从影响铝合金阳极氧化膜层形貌及性能的主要因素出发,评述了近年来国内外铝合金阳极氧化技术的最新研究进展,对开展新工艺研究、改善阳极氧化膜层质量提供参考。     

硫酸阳极化对2E12铝合金力学性能的影响

采用传统的硫酸阳极氧化工艺对2E12航空铝合金进行处理,在铝合金表面制备了一层阳极氧化膜。研究了表面包铝层和阳极氧化时间对铝合金氧化膜表面形貌和硬度的影响,并探讨了硫酸阳极氧化处理对铝合金拉伸性能和疲劳性能的影响规律及机制。结果表明,2E12铝合金基体中的第二相在阳极氧化过程中会发生溶解,使得氧化膜表面出现孔洞。随着氧化时间的延长,氧化膜的厚度逐渐增加,孔洞数量也增多且尺寸变大。2E12铝合金经硫酸阳极氧化处理后,拉伸性能基本保持不变,但疲劳寿命出现明显下降。其中,去除包铝层的2E12铝合金经阳极氧化后,疲劳寿命最高下降到阳极氧化前的30%。硫酸阳极氧化处理后,疲劳裂纹起源于氧化膜表面的缺陷处,疲劳断口呈现多个裂纹源的特征。     

铝合金阳极氧化膜层结构对粘接性能的影响

目的研究铝合金阳极氧化膜层厚度与孔径对粘接性能的影响。方法制备铝合金阳极氧化膜层,配制电解液成分为120 g/L H_2SO_4,60 g/L H3PO4,7 g/L CH_3COOH,温度为22℃。通过改变阳极氧化时间和阳极氧化电压,制备膜层厚度不同和孔径尺寸不同的阳极氧化膜层结构,对阳极氧化膜试样涂TS-805胶粘剂,加压固化。通过拉伸剪切强度测试和湿热环境耐久性能测试,评价氧化膜层厚度和孔径对阳极氧化膜粘接性能的影响关系。结果随着膜层厚度的增加,拉剪强度逐渐升高,达到一定厚度后,膜的拉剪强度不再增加反而降低,当膜层厚度为9.41μm时,铝合金粘接件的拉剪强度最高为25.06 MPa。在膜层厚度一定的情况下,氧化膜层结构中孔径尺寸对拉剪强度的影响较小;氧化膜层的湿热环境耐久性能随着氧化时间的增加而提升,当氧化时间为30 min时,膜层湿热耐久性能最优;膜层湿热环境的耐久性能受膜层孔径尺寸的影响较小。结论铝合金阳极氧化膜层结构中多孔层的孔深对粘接接头的粘接强度有影响,膜层过厚在粘接过程中粘接界面易形成气孔而降低粘接的拉剪强度,膜层厚度的最佳值与选用胶粘剂的黏度和多孔层的孔径有关,孔径对粘接拉剪强度的影响不明显。铝合金粘接的湿热耐久性能与氧化膜的孔径关系较大,对同一氧化体系的氧化膜层结构,孔径越大,湿热耐久性能越高。氧化电压是控制氧化膜层结构的主要因素,可以通过控制氧化电压提高氧化膜层粘接的湿热耐久性能。     

稀土盐对铝合金硼硫酸阳极氧化膜层性能的影响

目的研究代替铬酸阳极氧化和稀铬酸氧化膜层封闭处理的工艺。方法在硼硫酸阳极氧化溶液中添加不同的稀土盐对铝合金进行阳极氧化,采用稀土盐对氧化膜层进行封闭处理,分析对比膜质量及膜层耐腐蚀性能。结果在硼硫酸阳极氧化溶液中加入稀土A盐能够提高氧化膜层的耐腐蚀性能,用稀土C盐溶液对该阳极氧化膜层进行封闭处理,可以进一步提高氧化膜层的耐腐蚀性能,耐中性盐雾腐蚀时间达到336 h。结论稀土A盐改进的硼硫酸阳极氧化/C盐封闭技术有望代替铬酸阳极氧化技术。     

铝合金两种阳极氧化工艺的氧化膜性能对比

为了探讨铝合金阳极氧化配方对氧化膜层性能的影响,研究比较了硫酸-硼酸和硫酸两种阳极氧化工艺所得氧化膜层的性能。通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度仪观察分析了膜层表面的均匀性、封闭工艺后氧化膜的表面形貌和膜层的维氏硬度;同时,采用点滴法和动电位法研究了氧化膜在NaC l溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,在一定条件下,经硫酸-硼酸阳极氧化所得的膜层较硫酸阳极氧化膜的平整、致密、均匀,其耐蚀性也优于硫酸阳极氧化膜的。     

6063铝合金阳极氧化膜的耐碱腐蚀性能

铝合金建筑型材阳极氧化膜耐碱性能是衡量其质量的重要指标。采用自行研制的耐蚀性电位测量仪对预制不同厚度的6063铝合金建筑型材阳极氧化膜进行耐碱腐蚀性能测试,并用金相显微镜、扫描电子显微镜对氧化膜的腐蚀形貌进行观察。结果表明:随着6063铝合金阳极氧化膜膜层厚度的增加,其耐碱腐蚀时间逐渐增长;当腐蚀电位达1mV时停止试验,不同膜层厚度的试样腐蚀形貌大致相同。     

Effects of welding parameters and surface pretreatments on resistance spot welding of AZ31B Mg alloy

The resistance spot weldability of AZ31B magnesium alloy using AC (alternating current) was investigated in this paper. The surfaces of sheet coupons were prepared by acetone cleaning (as-received) and some coupons were also cleaned with chromic acid (H₂Cr₂O₇) after acetone cleaning (acid-cleaned). The surfaces of the as-received AZ31B sheets consisted of MgO, Mg(OH)₂, and MgCO₃. The extent and thickness of the surface oxide/reaction layer of the sheets varied according to the fabrication process of the sheets, and resulted in different contact resistance. Effects of welding current and weld time were investigated while the electrode force was kept constant. The results indicated that the as-received sheets produced expulsion both at the faying surface and at the work piece/electrode interface due to high contact resistance. Diluted chromic acid cleaning reduced contact resistance and produced good weld quality. Increasing the welding current and weld time enhanced not only the nugget size and joint strength, but also increased indentation on the weld surfaces. A weld lobe was established considering the minimum joint strength, weld expulsion, and surface indentation based on a relevant American Welding Society Standard.     

Influence of Surface Pre-treatments on Laser Welding of Ti6Al4V Alloy

In the present study, Ti6Al4V samples have been welded under conduction regime by means of a high power diode laser. The main objective of the work has been to determine the actual influence of the surface pre-treatments on the laser welding process. Thus, six different pre-treatments were applied to Ti6Al4V samples before performing bead-on-plate and butt welding treatments. The depth, width, microstructure, and microhardness of the different weld zones were deeply analyzed. Grinding, sandblasting, and chemical cleaning pre-treatments lead to welds with the highest depth values, presenting high joint strengths. Treatments based on the application of dark coatings generate welds with lower penetration and worse mechanical properties, specially the graphite-based coating.     

Electrolytic plasma processing for cleaning and metal-coating of steel surfaces

Electrolytic plasma processing (EPP) involves electrolysis and electrical discharge phenomena and it is an emerging, environmentally friendly surface engineering technology. Electrolytic-plasma/material surface interactions during processing can be used for cleaning of metal surfaces, formation of diffusion layers and/or deposition of metal, ceramic and composite coatings. The present work was concerned with cleaning and deposition of metal coatings on steel surfaces for corrosion protection. The effects of processing parameters on (i) cleaning steel surfaces (oxides and contamination); and (ii) Zn and Zn–Al coating deposition were investigated. Surface roughness and oxygen content prior to and after cleaning were evaluated by profilometry and energy dispersive X-ray analysis (EDAX), respectively. The structure of the EPP cleaned outer surface layer as it evolves after the electrolytic–plasma interaction was studied by high resolution TEM. Morphology, microstructure, composition, adhesion and density of EPP-deposited Zn and Zn–Al coatings on cleaned surfaces were studied as a function of processing parameters. Corrosion properties of the cleaned and coated steels were evaluated by corrosion potential and potentiodynamic polarization measurements. The results show that EPP can effectively produce clean surfaces and also metal and alloy coatings at high deposition rates, and it has a great potential as a new plasma surface engineering technique.     

城市输水用Q235B+304不锈钢复合管环焊焊接工艺

不锈钢复合管内侧为具有耐腐蚀性能的不锈钢,外侧为具有一定强度的碳钢,成为新一代环保型输水管。为了研究8 mm+2 mm厚城市输水用Q235B+304不锈钢复合钢管的环焊焊接工艺,试验选用合理的焊接材料及坡口形式等,获得了复合板与复合板、复合板与碳钢板的焊接接头。通过拉伸、冲击、弯曲试验评价两种焊接接头的力学性能;通过检测接头不锈钢焊道化学成分,评估复合管焊接接头内侧不锈钢焊道的耐晶间腐蚀性能。结果表明,所采用的焊接工艺获得的接头力学性能满足技术要求且富余量较大,复合管接头不锈钢焊缝获得了A+(5%~10%)δ组织,耐晶间腐蚀性能优异。     

电解液对 2A12 铝合金硬质阳极氧化膜层性能的影响

目的对硫酸、混合酸电解液体系中制备的2A12铝合金硬质阳极氧化膜层性能进行研究,找出混合酸电解液体系对2A12铝合金硬质阳极氧化过程的影响机理,为改善膜层的耐蚀性能提供一种思路。方法通过对膜层厚度、显微硬度、微观形貌、极化曲线、交流阻抗试验结果进行分析,研究不同电解液对2A12硬质阳极氧化膜层性能的影响。结果在有机酸的活性吸附作用下,混和酸电解液解决了硫酸电解液制备2A12铝合金硬质阳极氧化膜存在的厚度、硬度不均匀及烧蚀现象,制备的膜层厚度范围为35~38μm,硬度范围为386~407HV0.05,具有厚度和硬度分布均匀、离散性小的特点。极化曲线及电化学交流阻抗分析表明,混合酸电解液体系中制备的2A12铝合金硬质阳极氧化膜层未进行封孔处理时,膜层的自腐蚀电位为-619.93 m V,阻挡层电阻为1.4×105Ω·cm2;封孔处理后,膜层的自腐蚀电位为-74.69m V,阻挡层电阻为2.376×106Ω·cm2。这说明封孔处理能够改善阻挡层的质量,显著提高膜层的耐腐蚀性能。结论采用混合酸电解液体系能够稳定制备出2A12铝合金硬质阳极氧化膜层,制备的膜层应进行封孔处理。     

SUS321不锈钢和6061铝合金激光搭接焊接头的组织和力学性能

焊接参数对钢铝异种接头质量影响明显。主要研究不同的激光功率和焊接速度对SUS321不锈钢和6061铝合金焊缝成形的影响,分析异种接头的微观形貌特征及组成,并对接头的断口形貌和力学性能进行了试验研究。结果表明,不同焊接速度和激光功率对于焊缝成形有着重要影响:当激光功率为2 200~2 400 W,焊接速度为30~35 mm/s时可以获得质量较高的焊缝;在焊接过程中,接头界面形成了FeAl、Fe_2Al_3和Fe_3Al等金属间化合物,它们的存在影响了接头的力学性能;接头在拉伸试验中发生韧性断裂,且裂纹最先在金属间化合物中萌生,并沿着钢铝反应界面进行扩展,直至整个接头发生断裂。     

TRIP800高强度钢激光焊工艺

针对TRIP800高强度钢进行激光焊接工艺研究。实验结果表明:1.8 mm厚的TRIP800高强度钢在纯度大于99.9%的氩气保护下,采用光纤激光器焊接,在焊接速度7 mm/s、激光功率570 W、离焦量0 mm的工艺参数条件下可以获得优质的焊缝;焊接接头的抗拉强度660 MPa,断裂方式为塑性断裂。最佳工艺参数条件下的焊缝硬度呈现"M"形分布,接头的最高硬度出现在热影响区,焊缝区硬度较高,母材硬度最低。     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.