基于机器视觉的钛合金焊接过程非平衡凝固组织性能智能控制

信息技术的发展使制造业逐步向“智造”转变。人工智能技术已成为精密铸造、焊接和增材制造等制造工艺由控形走向控性的共性关键技术。在这些工艺中非平衡凝固组织性能调控机理是限制其发展的基础科学问题。基于先进的人工智能技术发展控形控性一体化技术、构建完善的工艺质量体系对推动铸造、焊接、增材制造等制造工艺迈上新的台阶至关重要。与传统的物理冶金和铸造相比,增材制造、焊接、激光熔覆修复、单晶生长等过程的核心理念是“控制微区冶金过程”,即通过控制温度梯度、凝固速率、熔池尺度等关键工艺参量的作用机制,从微观上揭示非平衡条件下固液两相区组织结构和形貌演化规律,特别是合金元素的偏聚行为,界面的传热和传质特性、形核与长大、柱状晶-等轴晶转变、枝晶的竞争生长等。集成计算和实验方法的结合将为智能制造、增材智造和太空智造中先进金属材料的成分-工艺-组织-性能调控提供共性技术和理论支撑。本文以典型的焊接中非平衡凝固组织性能调控为研究方向,对近年来基于视觉传感的焊接调控技术取得的研究成果和进展进行了梳理。归纳了面向复杂工业环境的智能焊接关键技术、先进应用和技术挑战等,展示了基于数字孪生车间的钛合金焊接视觉学习结果。     

编织复合材料低速冲击响应与破坏模式分析

以碳纤维编织复合材料和芳纶编织复合材料为研究对象,研究了编织复合材料的低速冲击响应和破坏模式,分析了冲击速度对材料冲击特性的影响.试验结果表明:碳纤维编织复合材料为脆性断裂,以纤维剪切断裂为主,伴随基体沿纤维编织方向开裂,并与纤维脱粘;芳纶编织复合材料的破坏模式以纤维拉伸断裂为主,基体沿着以应力集中处为中心的十字形方向开裂,纤维出现原纤化;碳纤维编织复合材料冲击响应与加载速度相关,芳纶纤维编织复合材料则对加载速度不敏感.     

棉/竹混纺色织面料的生产要点

<正>再生竹浆纤维与纯棉同属纤维素纤维类,二者能产生出不同的价值和产品风格,但同时具有其他纤维无法具备的天然抗菌特性,使之成为市场的新宠。本文通过对不同纱支、不同混纺比例的棉/竹混纺织物生产的跟踪,简要介绍了该类品种的生产要点。     

TA2板材小孔TIG焊接头的组织与性能

研究了10 mm厚TA2板小孔TIG焊接头微观组织、显微硬度、抗拉强度、工艺性能及冲击性能,对焊缝中心冲击断口进行了扫描电镜观察。结果表明,采用优化小孔TIG焊工艺可不开坡口实现10 mm厚TA2板的单面焊双面成型;大焊接电流导致焊缝组织较母材粗大,但焊缝中心冲击吸收功未见显著降低,且熔合线附近还略高于母材的;接头未出现明显硬化或软化,接头强度与母材的相当,工艺性能良好。     

钛-铝异种合金电子束焊接接头组织与性能研究

采用电子束焊接方法对厚度为2.5 mm的Ti6321钛合金板材和5083铝合金板材进行了对接焊接试验,并进行了力学性能、显微组织测试。结果表明,焊缝的钛侧及其热影响区组织主要是α'相和原始α相混合形成的马氏体组织,铝侧主要为粗大柱状晶组织,钛铝焊缝交界处析出少量Ti Al金属间化合物;焊接接头的拉伸强度约为219 MPa,接头断裂位置主要在铝侧焊缝位置,部分在钛铝两侧焊缝交界处的Ti-Al金属间化合物上。     

不同温度下Ti6321合金的拉伸行为及塑性变形机制

为了研究Ti6321合金在不同温度下的服役性能及其塑性变形机制,在–196～400℃下对其进行拉伸性能测试并对断口形貌和显微组织进行分析。结果表明,随着温度的升高屈服强度和抗拉强度逐渐降低,屈强差和断面收缩率逐渐增大;延伸率在–100℃降至16.0%,之后随着温度的升高而升高。不同温度下Ti6321合金的塑性变形机制有所不同。25℃下Ti6321合金塑性变形机制主要为柱面滑移。–196℃下Ti6321合金的位错滑移受到抑制,此时等轴α相滑移类型为柱面滑移、一级锥面和滑移,片层α相滑移类型为基面滑移和二级锥面滑移;但{1012}和{1122}孪晶开动使塑性得到恢复,变形机制为滑移、孪生共存,以滑移为主。200℃和400℃下Ti6321合金位错交互作用强烈,可发现位错网等位错组态特征,同时有少量{1012}孪晶开动,变形机制主要为位错滑移。等轴α相与片层α相中的滑移类型相同,为柱面滑移和二级锥面滑移。     

均匀化处理对HMn58-2铜合金铸态组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、差示扫描量热分析和力学性能测试,研究了均匀化处理对HMn58-2铜合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,HMn58-2铜合金的铸态组织主要由α相和β相组成,在晶粒内部和晶界处存在大量不同形状的树枝状晶。随着均匀化热处理温度的提高和保温时间的延长,铸态合金组织中的枝晶偏析现象基本消除,合金的综合性能得以改善和提高。HMn58-2铜合金最优的均匀化退火工艺是810 ℃×6 h。      

不同温度下Ti6321合金的拉伸行为及塑性变形机制

为了研究Ti6321合金在不同温度下的服役性能及其塑性变形机制,在–196～400℃下对其进行拉伸性能测试并对断口形貌和显微组织进行分析。结果表明,随着温度的升高屈服强度和抗拉强度逐渐降低,屈强差和断面收缩率逐渐增大;延伸率在–100℃降至16.0%,之后随着温度的升高而升高。不同温度下Ti6321合金的塑性变形机制有所不同。25℃下Ti6321合金塑性变形机制主要为柱面滑移。–196℃下Ti6321合金的位错滑移受到抑制,此时等轴α相滑移类型为柱面滑移、一级锥面和滑移,片层α相滑移类型为基面滑移和二级锥面滑移;但{1012}和{1122}孪晶开动使塑性得到恢复,变形机制为滑移、孪生共存,以滑移为主。200℃和400℃下Ti6321合金位错交互作用强烈,可发现位错网等位错组态特征,同时有少量{1012}孪晶开动,变形机制主要为位错滑移。等轴α相与片层α相中的滑移类型相同,为柱面滑移和二级锥面滑移。     

SiO2对羰基铁/炭黑双层吸波涂层吸波性能的影响

以羰基铁和炭黑分别用于匹配层和吸收层制备了具有阻抗渐变结构(匹配层+吸收层)的1.2 mm厚环氧树脂基吸波涂层。通过在匹配层中加入透波剂SiO2,改善了吸波涂层的阻抗匹配性。随着SiO2在匹配层中含量的增加,涂层的反射损耗(RL)得到增强。当匹配层中SiO2与羰基铁及环氧树脂的比值为2∶5∶1时,涂层的吸收峰值达到-17.3 dB,涂层有效带宽(RL<-4 dB)达到5.7 GHz。     

5383铝合金电子束焊接接头组织与性能研究

通过金相观察、力学性能试验和SEM技术研究了5383铝合金真空电子束焊接接头的金相组织、力学性能和断口形貌特征。结果表明,焊接接头的拉伸强度低于母材;焊缝区组织主要为基体上均匀散布的强化相,熔合区为柱状树枝晶;在焊缝熔合线附近由于一次枝晶的生长方向受凝固过程中温度梯度的影响,微观组织为垂直于熔合线方向的柱状树枝晶;焊接接头的拉伸断口呈韧窝特征,但底部易出现气孔缺陷,单纯采用扫描函数不能完全消除根部气孔缺陷。