细晶Bi2Te3块体材料的制备及其热电性能

采用惰性气体保护蒸发-冷凝(IGC)法制备了纳米Bi及Te粉末,结合机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)工艺,在不同烧结温度(663～723K)下制备出了n型Bi2Te3细晶块体材料。利用X射线衍射分析(XRD)确定机械合金化粉末和SPS烧结块体的物相组成,借助TEM观察了粉体的粒度及形貌,SEM观察了块体试样断口显微组织结构。在323～473K温度范围内测试了烧结块体的电热输运特性。实验结果表明:纳米粉末合成的细晶Bi2Te3与粗晶材料相比,电输运性能变化不大,热导率大幅度降低,在423K时,热导率由粗晶材料的1.93W/m·K降至1.29W/m·K,并且在693K烧结的细晶块体的无量纲热电优值(ZT)在423K时取得最高ZT值达到0.68。     

激光焊接对TC4钛合金静强度与疲劳性能的影响

采用静拉伸与等幅疲劳试验,对TC4钛合金母材试样和激光焊接(聚焦焊后进行散焦焊接)试样的静强度和疲劳寿命进行了对比研究,得到了两种试样的静强度、中值疲劳寿命S-N曲线和95%可靠度下的安全寿命P-S-N曲线,并获得了两种试样在指定疲劳寿命106次循环下所对应的中值疲劳强度和安全疲劳强度。结果表明:与母材试样相比,激光焊接试样的静强度虽然有所提高,但疲劳寿命或疲劳强度却大幅降低。     

TC4钛合金激光焊对接接头静力拉伸载荷下变形行为特征研究

静载拉伸试验是最基本的、应用最广的材料力学性能试验。本文试图通过对静力拉伸载荷下TC4母材和激光焊缝接头试样红外热像的记录和温度场变化特征的对比分析,来揭示激光焊缝的存在对于试样受力变形行为的影响规律。研究结果表明：宏观抗拉强度、屈服强度以及断裂时间都基本相同的焊缝和母材试样,其红外结果存在相同点,同时也存在明显的差异性。首先,开始出现物理屈服现象的时间以及对应的应力有差异;焊缝和母材试样在物理屈服发生后,其温度分布及演变规律具有很大的差异性,表明了焊缝的存在对试样的塑性变形规律具有较大的影响。     

咬边缺陷对TC4钛合金激光焊接头静力拉伸形变特征的影响

通过对静力拉伸常规试验时进行同步的红外热像测量，对存在咬边缺陷的TC4钛合金焊缝试样和经激光双面修饰焊试样的拉伸过程和结果进行研究.结果表明，屈服现象都首先发生在焊缝区域，但是咬边程度对焊缝试样开始产生屈服现象的应力和应变具有影响，对塑性变形行为影响更大.在咬边小于一定值时，大塑性变形会发生在母材区域，其塑性指标与母材相当；咬边较大时，塑性变形集中在焊缝及其附近区域且快速断裂.而经双面修饰焊的试样，初始屈服现象不再集中在焊缝区域，而是同时发生在焊缝和母材处，塑性变形主要发生在母材区域，与母材相似.     

焊接参数对304不锈钢激光焊接温度场分布特征的影响

采用红外热像测量的方法,跟踪拍摄304不锈钢激光焊接的过程,研究激光焊接参数对304不锈钢焊接温度场特征的影响。试验结果表明,激光功率一定时,随焊接速度的减小,熔化区域的长度和宽度增大,但温度场分布的基本特征未变;焊接速度一定时,随激光功率的增大,焊缝正面温度场的整体温度升高,特别是熔池后端次高温区的温度显著升高和面积显著增大,但温度场分布的基本特征未变;输入线能量相近时,高功率/高速度组合的“小孔”区域温度较高,低功率/低速度组合的次高温区域的温度较高、面积较大,但是后端焊缝区域的温度较低。     

TC4钛合金刚性拘束热自压扩散连接接头疲劳性能分析

利用电子束热源非熔化加热对TC4钛合金进行了刚性拘束热自压扩散连接。通过对不同应力水平下连接接头的疲劳寿命进行测试,绘制了中值疲劳寿命S-N曲线,并结合疲劳断口扫描电镜观察和红外热成像原位观察对连接接头的疲劳性能以及缺陷对连接接头疲劳性能的影响进行了分析。结果表明:TC4钛合金刚性拘束热自压扩散连接接头界面未焊合缺陷易成为疲劳裂纹源,缩短疲劳裂纹萌生的时间,导致接头的总疲劳循环寿命下降,接头疲劳性能相比母材下降。加热时间延长,界面未焊合缺陷减少,连接接头的疲劳性能提高。     

Ti-6Al-4V合金双光束激光焊接T形接头拉伸过程特征

采用双侧同步激光焊接的方法获得Ti-6Al-4V合金T形接头，借助红外热成像的方法，研究激光焊接T形接头拉伸过程中典型缺陷如咬边、未熔合、气孔等的影响及特征. 结果表明，拉伸过程中温度的升高虽然出现在两侧蒙皮母材中，但随着变形量的增加，接头咬边处的应力集中效应凸显，温度也在该区域出现了大幅上升，塑性变形增大，并最终在此处发生断裂. 未熔合及气孔缺陷一般处于硬化区中部，不影响该区域的强化作用，温度的大幅增加仍位于蒙皮一侧母材处，最终在温度最高点处发生断裂.     

热输入对双光束激光焊接Ti-6Al-4V合金T型接头焊接过程、焊缝成形、组织及力学性能的影响

采用双光束同步激光填丝焊接的方法制备了Ti-6Al-4V合金T型接头,使用高速摄像机拍摄了焊接过程图像并研究了热输入对焊接过程稳定性、焊缝成形、组织及力学性能的影响。试验结果表明,热输入显著影响熔池行为和填丝焊接熔滴过渡,进而影响T型接头焊缝形貌及质量。随着热输入的增加,T型接头组织发生变化,晶粒尺寸变大。热影响区及焊缝处的马氏体使得这2个区域的显微硬度高于母材。另外,沿蒙皮方向及筋条方向的抗拉伸强度随着热输入的增加而增大。由于接头处马氏体增强作用,拉伸断裂均发生于母材处。