TC4钛合金与LD10铝合金感应摩擦焊接头的组织与性能

利用感应电磁场对焊接过程热与物质流动作用,改善异种金属摩擦焊接头的组织与性能。采用光学金相、扫描电镜及室温拉伸实验与对比分析的方法,研究了外加电磁场对弱磁性材料TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头焊合区的显微组织、主要合金元素扩散行为及室温力学性能的影响。结果表明:外加电磁场作用使TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头铝合金侧动态再结晶区宽度增大;同时,感应电磁场通过影响摩擦副合金材料内部电子密度状态等,促进了摩擦焊接过程中主要合金元素Al和Ti在焊合区的扩散过程,并且提高了TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头的拉伸强度。其中,外加电磁场在顶锻保压阶段的影响更为明显。     

LY12铝合金摩擦焊接过程的电场效应

定量研究了外加强电场对LY12铝合金摩擦焊接头热影响区（HFZ）中动态再结晶区宽度与晶粒尺寸的影响，并初步探讨了其影响机制。实验结果表明，外加强电场使动态再结晶区晶粒细化、等轴性提高，超细等轴晶区亦加宽。此外，采用较高焊接压力时，电场的引入使焊接接头的动态再结晶区宽度增大10％－30％；采用中等摩擦压力施焊时，电场的作用不但使焊接接头动态再结晶区宽度明显增加，而且还影响其沿径向的分布形态，使近轴心线处的动态再结晶区宽度趋于均匀，可以推断，外加强电场可使摩擦焊接头更易发生动态再结晶，而且强电场使焊合区组织的细化与均匀化，有利于提高焊接接头性能。     

用强冷摩擦搅拌工艺制备超细晶紫铜板材

提出了一种制备整块、全板厚超细晶板材的强冷摩擦搅拌工艺，利用搅拌头与基材之间摩擦搅拌过程的剧烈塑性变形条件细化金属晶粒，通过搅拌位置的机械移动制备整块的超细晶板材．同时，采用强制冷却方式抑制动态回复和再结晶晶粒的长大，提高晶粒细化效果．建立了该工艺过程中应变速率、应变量及加热功率的数学模型，优化了紫铜板材细晶制备工艺参数，对所制得的细晶材料进行了硬度试验和显徽组织分析．结果表明，增强冷却能减小晶粒尺寸和提高细晶材料的硬度．制备出的超细晶紫铜板材布氏硬度可达HBS100，比退火紫铜的硬度约高一倍．     

计算机闭环控制系统在摩擦焊接中的应用

根据摩擦焊接过程质量控制需要 ,建立了摩擦焊接过程计算机电液比例闭环控制系统 ,实现了摩擦焊接过程中轴向压力的闭环控制、滑台进给速度的开环比例控制。生产现场数据统计分析表明 ,采用电液比例计算机闭环控制系统后 ,摩擦压力与顶锻压力的平均误差小于 2 % ,变异系数接近于 0 ,摩擦焊接参数的稳定性大大提高 ,有广泛的应用前景     

电塑性摩擦焊接热力过程研究

探讨了强电场环境下LY12铝合金摩擦焊接的热力过程，并采用多元纡性回归法计算了LY12铝合金初始摩擦系数。结果表明，强电场的引入降低了摩擦焊接妆始峰值扭矩和平衡扭矩，且电场强度越大。摩擦焊接初始峰值扭矩和平衡扭矩值越低。焊接接头的轴向缩短量越大，而电场环境下摩擦焊接界面的最高温度则与无电场作用时基本相同；此外，LY12铝合金的初始摩擦系数随摩擦界面温度升高而增大，随摩擦压力的增大而降低。有电场作用时的数值较无电场时略低。     

TiAl与GH3039异种材料摩擦焊接工艺及接头组织

为提高TiAl与GH3039异种材料摩擦焊接接头性能,对主要摩擦焊接参数进行优化,利用半自然热电偶法对焊接过程界面温度进行实时测量,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对界面组织结构及拉伸断口进行分析。结果表明:GH3039出模量的变化对接头抗拉强度影响较大,当出模量为4.1 mm时,接头强度可达374 MPa。通过标定NiSi-GH3039热接点热电势与温度的关系,测量得到准稳定摩擦阶段界面温度为960～1 030°C,处于TiAl合金的超塑性温度范围。焊后界面结合良好,没有裂纹及孔穴等缺陷,焊合区形成了五层合金相过渡层。接头断裂易发生于Al3NiTi2脆性相层,断口主要形貌为凹凸的摩擦环。     

摩擦焊接过程PLC闭环控制系统

为提高摩擦焊接过程参数控制精度,降低控制系统成本,以PLC为控制平台,配合必要的A/D、D/A模块以及电液比例控制单元,建立了摩擦焊机PLC闭环控制系统,并开发了相应的闭环控制软件和人机界面.该系统具备摩擦焊接过程顺序控制功能和轴向压力闭环控制功能.测试表明,该系统闭环控制周期16ms.经实际生产表明,可以稳定用于摩擦焊接生产,摩擦压力和顶锻压力的控制精度可达5%.     

摩擦焊接初始阶段的摩擦机制及摩擦系数

对影响摩擦焊接初始阶段温度场的摩擦机制及摩擦系数进行了实验研究。结果表明：在摩擦焊接初始阶段，摩擦表面的摩擦机制主要为粘着摩擦，在外缘区域存在着氧化摩擦。文中还通过回归方法建立了ＧＨ２１３２材料摩擦焊接初始阶段摩擦系数与摩擦压力、摩擦速度及表面温度之间的经验公式。     

准稳定摩擦阶段焊合区金属的塑性流动方程

根据位错理论、能量守恒原理及量纲一致性,推导出了金属材料在持续动态再结晶过程中四个最主要热变形参数σ,ε,ｄｓ,Ｔ之间的物理关系式。它适用于一般热变形过程及超塑性变形过程,使得热加工过程中几个常用的经验公式从理论上实现了归一化。在此基础上,通过测量ＧＨ２１３２材料连续驱动摩擦焊接过程中的各个热变形参量,建立了ＧＨ２１３２合金材料在准稳定摩擦阶段焊合区金属的流动方程。结果表明焊合区金属在该阶段应力应