LZ91超轻双相镁锂合金激光搭接焊接接头的显微组织与力学性能

采用激光焊接技术对厚度为4 mm的LZ91镁锂合金板材进行搭接焊接,重点研究了激光功率的变化对接头组织与力学性能的影响。结果表明,在激光输出功率为2.3 kW,焊接速度为1 m/min,氩气流量为25 L/min,离焦量为 + 2 mm的工艺参数下,可以得到焊缝表面成形良好,横截面没有明显缺陷的高质量搭接接头,但在上下板搭接界面处发现了微气孔缺陷。焊缝中心组织为等轴晶。熔合线附近为柱状晶。接头的硬度(61.4 HV)比母材(52.1 HV)提高了17.9 %,焊缝区显微硬度最高,母材次之,热影响区最低。拉剪测试结果显示,搭接焊接接头的抗拉伸剪切力为2409.5 N,抗拉剪切强度达到了120.3 MPa。搭接接头断裂发生在上下板之间的搭接连接处。     

镍夹层添加对激光熔丝增材制造钛/钢金属复合材料界面组织与性能影响研究

针对钛/钢复合材料增材制造过程中易形成脆性Ti-Fe金属间化合物,恶化界面性能的问题。本文选择镍(ERNi-1)作为夹层,采用激光熔丝增材制造技术实现了TC4/309L复合材料的一体化制备。重点分析了Ni夹层添加对于界面组织与性能的影响,结果表明：添加Ni夹层的钛/钢复合材料的界面主要由Fe/Ni界面和Ti/Ni界面组成。其中,对于Fe/Ni界面Fe和Ni形成了无限固溶体,且未发现明显的裂纹和气孔等缺陷,实现了良好的冶金结合;在Ti/Ni界面中含有TiFe、TiNi₃、TiNi、Ti₂Ni等多种脆性金属间化合物,界面最大硬度达到670.1 Hv。界面结合强度的微区拉伸试验显示,其结合强度为30.5 MPa,断裂于Ti/Ni界面位置,呈脆性断裂特征。     

冷轧热处理对一种亚稳β型钛合金组织及性能的影响

利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）及室温拉伸等试验方法研究了单次冷轧退火、三次冷轧退火以及后续时效工艺对自主设计的亚稳β型钛合金Ti-7.46V-5Mo-3.13Cr-1Zr-3Al的显微组织及力学性能的影响。结果表明：与单次冷轧退火相比,三次冷轧退火后合金晶粒更加细小,强度塑性均有提高,屈服强度达到815 MPa,延伸率为27%。样品经单次冷轧退火和时效处理后,析出弥散细小的次生α相,合金屈服强度达到1280 MPa并且屈服强度随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势,总体呈现较高的强度和较低的延伸率;而经三次冷轧退火和时效后的样品屈服强度略低,但塑性显著提高,具有较好的强度和塑性匹配。综合比较实验结果,可以确定本次实验中合金经过三次800℃/20 min冷轧退火和500℃/10 h时效后能达到良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1380 MPa,延伸率为10.8%。     

超轻双相LZ91镁锂合金搅拌摩擦搭接焊接技术研究

以2mm厚双相LZ91镁锂合金为研究对象,通过FSW技术对其进行搭接焊接,重点研究了焊接速度的变化对焊缝成形、接头中原始搭接界面迁移以及接头性能的影响。结果表明,采用普通的锥形搅拌针工具,在工具转速为2 000r/min和轴肩下压量0.2mm下,当焊接速度为800和1 200mm/min时,均可以实现LZ91合金的搅拌摩擦搭接焊接(FSLW)。但是,当焊接速度过大(1 600mm/min)时,会在接头内部出现由于热输入不足而形成的隧道缺陷。对接头的微观组织分析发现,FSLW接头中的搅拌区由细小的等轴晶构成,前进侧(AS)中热机影响区(TMAZ)/热影响区(HAZ)中的白色α-Mg相晶粒尺寸略大于后退侧(RS);而灰色的β-Li相晶粒尺寸明显小于RS,且随着焊接速度的增加,热输入变小,搅拌区中晶粒细化的现象更加明显。此外,LZ91合金FSLW接头中存在轻微的界面迁移现象。RS中冷搭接缺陷由原始搭接界面一直延伸至搅拌区中,呈现先向上再向下变化的趋势;AS中的钩状缺陷迁移程度较轻,并且呈现轻微向下弯曲的特征,而且随着焊接速度的增加,界面迁移的程度也发生轻微的加重。另外,通过宽度为12mm的FSLW接头的性能测试表明,在本实验条件下,将冷搭接作为受力侧的接头性能(小于1.9kN)要低于将钩状缺陷作为受力侧的接头(高于2.1kN),冷搭接缺陷对接头性能的不利影响要比钩状缺陷的影响更为恶劣。     

基于熔化极电弧增材制造的控“形”与控“性”技术

增材制造技术作为一种近成形技术,在航空航天、军工等重要领域具有广泛的应用前景。综述了目前国内外关于熔化极电弧增材制造技术在“形”与“性”控制方面的研究进展,重点从构件的表面成形精度、内部缺陷、残余应力与变形、微观组织与性能等四个方面进行了阐述,分析了不同“形”、“性”控制技术的原理和特点及其发展前景。     

改善搅拌摩擦焊搭接接头中界面畸变缺陷研究的 现状与展望

综述了目前关于改善搅拌摩擦焊搭接焊（FSLW）接头界面畸变的相关技术与方法,分析了各种技术与方法的特点、目前存在的不足以及展望了未来发展的方向。研究现状表明,通过焊接工艺参数的优化,可以在一定程度上降低界面的畸变程度,但是焊接参数与界面畸变特征之间的关联规律尚未厘清,因此仅通过工艺参数的调整很难从根本上解决接头的畸变问题;通过采用不同的搅拌工具进行FSLW,是一种可以改变焊接过程中材料流动,从而获得低畸变界面的有效方法,但是目前焊接工具改善界面畸变的效果,还过于依赖焊接参数的匹配,并且对于焊接工具如何改变界面流动的机制尚不清楚;通过复合焊接技术能在一定程度上降低FSLW接头中的界面畸变对接头性能的不利影响,但是工艺较为复杂,限制了其工程化应用。因此,设计、制备能够在较宽参数区间获得低畸变界面的搅拌工具,并研究其在焊接过程中的材料流动机制,是未来从根本上解决FSLW接头界面畸变、获得高质量接头的有效途径与方法,也是今后FSLW领域的重要研究与发展方向。