地方高校焊接专业“三三二”双创人才培养体系的研究与实践

针对当前地方高校创新创业教育存在的大学生接受创新创业教育的主动性不足、创新创业能力的个性化发展不足等问题,南昌航空大学与重庆科技学院将"党建+"理念应用于焊接技术与工程专业创新创业人才培养的第二堂课建设,强化第二课堂在创新创业人才培养中的地位和作用,通过构建"三三二"双创人才培养体系,着力提高大学生接受创新创业教育的积极性、强化双创教育的实践锻炼,提高焊接技术与工程专业大学生的双创能力。     

碳纤维复合材料在航空领域中的应用现状及改进

碳纤维复合材料(CFRP)具有质轻高强、高模量和低膨胀优势,在“陆海空天”等领域应用潜力和需求极大. 其中热塑性碳纤维复合材料(CFRTP)近年来快速发展,CFRP和CFRTP与金属结构件的连接技术受到国内外学者和工业界的广泛关注. 文中综述了金属材料与CFRP连接的主要技术及界面的结合机理;对比分析了不同连接工艺的成形原理,总结了金属与CFRP连接界面的不同作用效果;结合发展现状及未来工程应用需求,对金属/CFRP高质量连接技术瓶颈的突破方向进行了展望.     

镍丝与多股铜线电阻钎焊接头形成机理及微观组织

为实现航空传感元器件引线与多股铜导线优质连接,提升其可靠性及产品安全性。文中采用石墨精密电阻钎焊设备,实现多股铜导线/镍丝良好钎焊连接。通过扫描电镜分析焊接接头横截面微观组织,总结阐述多股铜导线/镍丝钎焊接头形成机理。结果表明:石墨电阻热使铜丝溶解于钎料中形成岛状富Cu相,均匀分布于钎焊区域;受温度梯度及元素浓度梯度影响,铜丝/镍丝表面富Cu相沿径向生长。     

CMT电弧熔丝增材制造AZ31镁合金组织与性能调控研究

冷金属过渡(CMT)电弧熔丝增材制造镁合金具有广阔的应用前景,但存在微观组织不均匀、力学性能各向异性等问题。文中以AZ31镁合金为研究对象,探索不同输入能量密度对宏观成形质量的影响,分析微观组织演化规律并对其力学性能进行调控。结果表明,在合适能量密度下可成形出表面平整、无明显宏观冶金缺陷的镁合金试样,沉积态试样的底部、中部和顶部微观组织存在显著差异。固溶热处理后,枝晶间的粗大组织得到消除,试样在水平和竖直方向上的强度和塑性明显提升,力学性能各向异性得到有效改善。研究结果为CMT电弧增材制造强韧性匹配镁合金提供了技术参考。     

超声冲击处理对2A12铝合金焊接接头表层组织性能的影响

采用腐蚀挂片和动电位极化曲线测试对比研究了超声冲击前后2A12铝合金搅拌摩擦焊接头在3.5% NaCl水溶液中的腐蚀行为. 试验结果表明,超声冲击后接头的平均腐蚀速率是冲击前的1/2,未冲击试样热影响区的自腐蚀电位为−0.629 V(Ag/AgCl),腐蚀倾向最高,由点蚀和晶间腐蚀引起的腐蚀坑平均深度达到125 μm;经过超声冲击处理后,接头各区的自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,表面基本呈现均匀腐蚀的形态,最大腐蚀深度不超过40 μm. 超声冲击使材料表层晶粒发生细化和致密化,是材料耐蚀性能提高的主要原因.     

搅拌针对FSSW-B接头界面组织与力学性能的影响

铝/镁异种金属复合结构在结构轻量化领域具有极大的应用价值。采用新型搅拌摩擦点焊-钎焊技术(friction stir spot welding-brazing,FSSW-B)对铝/镁异种金属进行搭接点焊,同时与搅拌摩擦钎焊(friction stir spot brazing,FSSB)工艺进行对比,研究焊接工具中搅拌针的存在对接头界面组织与力学性能的影响。FSSW-B接头界面中间层分为明显上下2个部分,上层界面主要为MgZn₂相,下层界面主要为Mg₇Zn₃相;FSSB接头主要为MgZn₂相。接头的断裂模式主要为界面剥离断裂,由于搅拌针的存在,出现了眉状断裂模式。搅拌针的存在提高了接头的抗拉剪性能与疲劳性能,FSSW-B接头的最大抗拉剪力为7600 N,疲劳极限为3366.6 N;搅拌针使抗拉剪性能提升了53.5%,使疲劳性能提升了11.4%;FSSW-B中搅拌针的存在增加了接头疲劳性能的分散性。     

模拟煤制气环境下X80管线钢及HAZ的氢脆敏感性

煤制气中含有一定量的氢气,氢致失效成为输送管线的潜在问题,HAZ的存在增加了氢脆失效的敏感性. 选用X80钢,通过焊接热模拟制备了HAZ试样. 采用高压煤制气环境下的拉伸试验对比研究了X80钢及HAZ各区的氢脆敏感性. 结果表明,经模拟煤制气环境充氢后,X80钢及HAZ各区的性能均稍有降低,氢对材料的性能有一定影响. 粗晶区的氢脆敏感性最高,结合金相和电子背散射衍射分析发现,主要是由于粗晶区在高温作用下发生晶粒长大,致使大角度晶界减少,氢的扩散速率及其在裂纹尖端的富集程度增加,止裂性能变差,断口呈明显的脆性断裂特征.     

表面冲击改善铝合金搅拌摩擦焊接头应力腐蚀抗力的研究进展

铝合金广泛应用于航空航天、高速列车等新型装备,搅拌摩擦焊是这些装备的重要制造方法之一。然而,这些焊接结构在建造、服役过程中往往受到腐蚀环境的影响,在外力或残余应力耦合作用下极易发生应力腐蚀。诸多研究证实表面冲击技术可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能,然而关于其防护机理尚处于推测阶段,至今没有统一定论。从应力腐蚀的力学因素和腐蚀因素两方面出发,剖析表面冲击对材料力学性能和耐腐蚀性能的影响,在此基础上,提出了表面冲击抑制铝合金应力腐蚀作用机制的研究方向,即通过构建关系模型定量表征改性层力学因素和腐蚀因素对接头应力腐蚀抗力的贡献率,可为阐明表面冲击抑制铝合金FSW接头应力腐蚀的关键因素及作用机理奠定基础,并为冲击工艺的优化提供理论支持。     

管线内表面堆焊成形一体化装置的研制

目的针对人工堆焊耐蚀耐磨合金层效率低、质量稳定性差等问题,研制一种管线内壁成形一体化成形装置。方法设计管线内壁堆焊制造焊接系统、枪体夹持系统、旋转系统、水平驱动系统和预热-后热处理系统,并将这些系统总装配合使用。结果实现了管线内壁堆焊制造的一体化成形。结论一次加工即可实现管线内壁预热、堆焊制造以及后热处理,极大提高了堆焊效率,同时能够保证堆焊层的成形质量。     

保温时间对Ti/TiN/TiCN涂层结构、残余应力及耐磨性的影响

目的 改善镁合金表面硬度和耐磨性能。方法 采用磁控溅射法在AZ31表面制备复合Ti/TiN/TiCN涂层,在不同保温时间下对沉积后的复合涂层进行退火处理。借助X射线荧光光谱(XRF)测试复合涂层表面平均元素含量,采用X射线小角掠入射(GIXRD)技术研究涂层物相组成和残余应力,利用扫描电镜(SEM)观察涂层表面形貌和磨痕形貌,借助销盘式摩擦磨损试验机和纳米压痕仪评估涂层的耐磨性能。结果 退火涂层的晶粒尺寸增加,内部缺陷减少,涂层更致密,残余应力显著下降。退火前后涂层的物相均为FCC的TiCN,不同保温时间下的涂层具有不同的择优生长取向。随着保温时间的延长,涂层表面Ti、C含量先增后减,N元素含量先减后增,涂层表面硬度下降,摩擦因数增大,耐磨性能下降。沉积涂层的韧性较好,摩擦因数波动较大,磨损机制以刮擦磨损为主。退火30 min后,涂层的磨损率最低,磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主。退火90 min后,涂层的磨痕最宽,韧性最差,磨损率最高,磨损机制以磨粒磨损和氧化磨损为主。结论 退火有助于降低残余应力,但退火时间不宜过长,时间超过30 min,涂层的耐磨性能下降。