陶瓷基复合材料焊接技术研究进展

对陶瓷基复合材料的焊接技术作了总体概述.系统总结了陶瓷基复合材料的可用焊接方法、工艺、焊接过程中易出现的问题及对策,并对陶瓷基复合材料及其焊接技术的发展前景作了展望.     

导电聚合物复合材料的产热特性及电阻焊接工艺

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)为基体,导电聚苯胺(PANI)和导电炭黑(CB)作为填充剂制备了导电聚合物基复合材料,测试分析了聚合物复合材料在不同焊接电压下焊接界面处温度随焊接时间的变化规律,并以其作为加热电阻研究了聚碳酸酯(PC)的电阻焊接工艺.结果表明,焊接电压和焊接时间对焊接效果的影响很大.选定较为合适的功率,在一定焊接时间内可以达到适合的焊接温度,接头的焊接界面处聚合物电阻片与母材有互融出现,形成了很好的接合,其接头强度达到了25.4MPa.探索了采用导电聚合物为产热器件进行塑料电阻焊接的新方法.     

ZrB2-SiC陶瓷复合材料钎焊接头界面组织及性能

采用BNi₂钎料,对ZrB₂-SiC陶瓷复合材料进行真空钎焊研究.借助SEM,EDS,XRD等分析测试手段分析了界面组织结构及性能.确定了最佳钎焊工艺参数:钎焊温度1160℃,保温时间20 min.结果表明,接头界面产物主要有δ-Ni₂Si,β₁-Ni₃Si,ZrB₂+C,Ni(s,s),Cr_xB_yC_z.随着钎焊温度升高以及保温时间的延长,接头抗剪强度均先升高后降低.钎焊温度1160℃,保温时间20 min,钎焊接头室温抗剪强度达到最大121.3 MPa.钎焊温度和保温时间对接头断裂方式的影响有相似的规律,在保温时间较短时,裂纹主要产生于钎缝中的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展;当保温时间适中时,断裂主要发生在Ni元素扩散层中;当保温时间延长时,裂纹主要产生于含有一定β₁-Ni₃Si相的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展.     

热补偿电阻点焊铝合金接头的性能

采用热补偿电阻点焊的方法焊接铝合金A5052板,分析了焊接电流、焊接时间及电极压力等焊接参数对熔核尺寸与接头抗剪强度的影响,并分析了接头抗正拉强度与焊接电流的关系.铝合金的热补偿电阻点焊接头抗剪力及熔核直径随焊接时间延长而增大,随电板压力的增大而减小.当焊接电流为12kA时,接头拉剪力达到最大值,约5.5 kN.试验结...     

Cf/LAS复合材料的钎焊接头组织与性能分析

采用Ag-Cu-Ti活性钎料对C_f/LAS复合材料进行了钎焊,研究了接头界面组织结构和力学性能.采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）对钎焊接头组织结构进行分析,用抗剪试验检测接头力学性能.结果表明,接头界面典型结构为C_f/LAS复合材料/TiSi₂/Cu₂Ti₄O/TiCu/Ag（s,s）+Cu（s,s）/TiCu/Cu₂Ti₄O/TiSi₂/C_f/LAS复合材料.在钎焊温度为900℃,保温时间为10 min时,接头室温抗剪强度最高达8.4 MPa.     

热补偿电阻点焊镁合金接头的性能

采用热补偿电阻点焊方法进行焊接镁合金板试验,并分析了焊接电流、焊接时间及电极压力等焊接参数对生成熔核的尺度与接头抗剪强度的影响。试验结果表明,采用热补偿电阻点焊方法焊接镁合金,能在较低的焊接电流条件下获得具有较大熔核及较高抗剪强度的点焊接头。因而,采用热补偿电阻点焊方法焊接镁合金是有效的。     

ZrB_2-SiC陶瓷复合材料钎焊接头界面组织及性能

采用BNi2钎料,对ZrB2-SiC陶瓷复合材料进行真空钎焊研究.借助SEM,EDS,XRD等分析测试手段分析了界面组织结构及性能.确定了最佳钎焊工艺参数:钎焊温度1160℃,保温时间20 min.结果表明,接头界面产物主要有δ-Ni2Si,β1-Ni3Si,ZrB2+C,Ni(s,s),Cr x B y C z.随着钎焊温度升高以及保温时间的延长,接头抗剪强度均先升高后降低.钎焊温度1 160℃,保温时间20 min,钎焊接头室温抗剪强度达到最大121.3 MPa.钎焊温度和保温时间对接头断裂方式的影响有相似的规律,在保温时间较短时,裂纹主要产生于钎缝中的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展;当保温时间适中时,断裂主要发生在Ni元素扩散层中;当保温时间延长时,裂纹主要产生于含有一定β1-Ni3Si相的Ni(s,s)中,之后向Ni元素扩散层中扩展.     

载荷下碳纤维复合材料电阻变化研究进展

碳纤维复合材料中具有良好导电性能的碳纤维相互接触形成了导电网络,在外部载荷作用下会发生分层损伤、纤维断裂等损伤或破坏,从而引起导电网络发生变化,改变导电性能,导致电阻发生变化。阐述了国内外在碳纤维复合材料常见导电理论和计算模型相关方面的研究结果,及载荷下碳纤维复合材料电阻变化的研究情况等,指出碳纤维复合材料电阻变化研究存在的不足,并提出了碳纤维复合材料电阻变化研究的趋势。     

钛种板与铜耳的电阻钎焊技术

为实现钛种板与紫铜铜耳的焊接,采用自行改制的交流电阻焊机,使用银基钎料对钛板与紫铜进行电阻钎焊工艺试验.结果表明,选择合理的电阻钎焊工艺参数,可以实现钛与紫铜的良好焊接.焊缝微观结构通过光学显微镜、EPMA等进行分析,发现焊缝结合紧密连续,无明显焊接缺陷,钎料和母材元素相互扩散充分.另外对焊接电流、焊接时间、焊接压力等参数对接头力学性能的影响进行研究,结果在最佳工艺参数下得到的接头抗剪强度可达70 MPa以上.现有条件下使用功率为200 KVA的电阻焊机可以实现搭接面积为70 mm ×50 mm的钛种板和铜耳的焊接,并满足一定条件下的使用要求,直接应用于工业生产.     

Cf/PPS复合材料辐射预热超声焊接工艺及其接头断裂分析

研究了辐射预热超声波焊接方法对碳纤维增强聚苯硫醚复合材料（C_f/PPS）的适用性,重点考察了预热温度和焊接压力对连接界面成形及接头力学性能的影响.结果表明,升高预热温度可促进接头界面树脂的熔合,当预热温度大于110℃时,熔合率可达百分之百;当焊接压力增大时,接头的连接面积逐渐增加,但其拉剪强度呈现先上升后减少的趋势.当预热温度为110℃,焊接压力为0.3 MPa时,接头成形最佳,强度达到最高的20 MPa.     

Ni在钢/铝电阻点焊中的作用

以DC01钢板与5082铝合金板为基材,在电极压力3 kN、焊接时间300 ms、保持时间100 ms条件下,研究了电阻点焊中焊接电流(9～12 kA)及Ni镀层对接头剪切力、正拉力、界面相组成的影响。结果表明,随焊接电流的提高,熔核尺寸增大,接头力学性能提高。剪切力比正拉力高一个数量级。在10 kA焊接电流下,镀Ni钢/铝接头的剪切力和正拉力均比钢/铝直接焊接时强度明显提高,这与钢/铝界面形成了Al3Ni合金相,抑制了脆性Fe2Al5金属间化合物的生成有关。     

基于直流电阻焊的高强度钢塑管道PLC控制系统

针对日益严格的技术、环境指标和交流焊接生产的管道无法应用于高品质工程的问题,利用中频逆变直流电阻焊原理,设计并实现了控制精度为0.001 s的高强度钢塑复合管道PLC控制系统.经过系统组态、焊接电路的设计和改进,与交流电阻焊相比较,直流焊焊点强度提高约20 kg,抗挤压能力提高约3.0 MPa.试验结果表明,通过采取抗...     

5052铝合金光纤激光焊工艺

采用1 000 W单模光纤激光器对1 mm厚的5052铝合金进行焊接,对激光功率、焊接速度、离焦量三因素进行正交试验,得到最佳工艺参数为功率900 W,焊接速度100 mm/s,离焦量2 mm。对焊接接头进行拉升试验,结果表明,最佳工艺参数条件下焊接强度达到282 MPa,达到母材强度的72%。进一步对焊缝截面进行分析,焊缝完全熔透、内部无气孔且无材料缺失的情况下,焊接接头强度最高。     

Lap joining of titanium alloy using laser welding and resistance seam welding combined process

Titanium alloy lap joints were performed by combined laser welding and resistance seam welding process. The welding characteristics of this combined process were investigated compared with that of laser welding. The experimental results indicate that the combined process welded joint has larger weld width at the lap surface. The joint tensile shear force of combined process is 2.5 times that of laser welding. There are some pores around the lap surface in laser welded joint, and most pores can be eliminated by resistance seam welding process. Metallographic examinations of combined process welded joint reveal that the microstructure in heat-affected zone (HAZ) and weld zone has the acicular martensite morphology, which causes that the microhardness in HAZ and weld zone increases compared with the base metal, and the microhardness in weld zone is highest.     

闭孔CNTs/Al复合泡沫搅拌摩擦焊工艺研究

闭孔Al复合泡沫作为一种典型轻质高强材料,在汽车及航空航天领域具有明确需求牵引和应用前景。采用传统方法制备泡沫铝时,生产工艺复杂、样品尺寸受限,严重阻碍了大规模生产。本文提出基于搅拌摩擦焊制备闭孔CNTs/Al复合泡沫新工艺,解决制备大面积闭孔复合泡沫的难题。利用扫描电镜对不同焊接旋转速度的闭孔CNTs/Al复合泡沫预制体及复合泡沫的微观组织进行分析;采用红外线测温仪对焊接过程中预制体温度分布进行研究。利用电子万能试验机对纯Al泡沫和不同孔隙率闭孔泡沫的屈服应力和平台应力进行对比。研究结果表明：当搅拌头旋转速度为1000rpm时,闭孔CNTs/Al复合泡沫预制体表面平滑而致密。同时,增强体CNTs均匀分布在复合泡沫预制体横截面上。在发泡温度650℃,680℃和700℃对比可知,最佳发泡温度为680℃发泡15min,泡孔结构均匀,孔隙趋于圆形,最大泡孔直径为0.48mm。常温压缩时,闭孔复合泡沫的应力-应变曲线表现出脆性与韧性相结合的变形特征。孔隙率为30.5%时,闭孔泡沫的屈服应力和平台应力值最大。同时,与纯Al泡沫相比,闭孔泡沫的屈服应力提高了2-2.8倍;平台应力提高了1.4-2.9倍。     

DP780双相钢电阻点焊的数值模拟及试验验证

为了提高实际生产中的焊点质量,探究影响焊点质量的因素,针对厚度分别为1.6和2.0 mm的DP780样片组,建立电阻点焊过程的轴对称有限元模型,采用融合力场、热场、电场及微观组织结构的耦合分析模型模拟点焊熔核形成过程,研究点焊加热及冷却过程中的温度场分布特点,确定熔核尺寸和抗剪强度指标.通过试验测定实际点焊接头的熔核尺寸以及抗剪强度.结果表明,模拟预测的熔核尺寸、失效剪切力与试验值之间误差分别为2.05%和13.6%;焊接过程中的飞溅是导致误差的主要原因.     

基于电极位移信号的电阻点焊质量预测模型

设计了电阻点焊过程动态参数监测系统，采集焊接电压、电流以及电极位移信号，建立以交流电阻点焊过程中的周波参数为输入空间，以试样的抗拉剪切强度为输出空间的点焊质量预测神经网络模型．为实现电阻点焊质量在线监控奠定了理论基础。试验结果证明了RBF神经网络用于这类应用场合的可行性和有效性。     

热冲压高强钢电阻+激光组合点焊工艺

为避免热冲压高强钢电阻点焊在热输入较大时产生飞溅和满足激光点焊装配要求,提出一种将电阻点焊和激光点焊组合的新焊接工艺方法.通过电阻+激光组合点焊工艺获得了热冲压高强钢焊接接头,分析了接头各区域的显微组织、显微硬度分布、力学性能,并分析了断裂模式及其断裂机理.结果表明,电阻+激光组合点焊接头明显分为电阻焊接区和激光焊接区.母材和激光焊核区硬度值较大,与回火区对应的软化区硬度值下降约60％,激光环外侧软化区为拉剪断裂薄弱环节.此种组合工艺获得的焊接接头相对于单独电阻点焊或激光点焊强度和韧性都有明显提高.     

Resistance welding of carbon fibre reinforced polyetheretherketone composites using metal mesh and PEI film

Weldability of polyetheretherketone( PEEK) with polyetherimide( PEI) is tested. And carbon fiber reinforced PEEK laminates are resistance welded using stainless steel mesh heating element. The effects of the welding time and welding pressure on the lap shear strength of joints are investigated. Results show that PEEK can heal with PEI well in welding condition and the lap shear strength of PEEK/CF(carbon fibre) joint increases linearly with welding time, but reaches a maximum value when welding pressure ranging from 0.3 MPa to 0.5 MPa with constant welding time. The fracture characteristics of surface are analyzed by SEM techniques, and four types of fracture modes of lap shear joints are suggested.     

硅含量对TIG焊Al-Si/SiCp复合层包覆A380铝合金显微组织的影响

采用钨极惰性气体（TIG）在铸态A380铝合金表面制备复合涂层。将Al,Si和SiC粉末混合物与硅酸钠溶液混合后涂覆在基材上,采用TIG焊进行表面熔化,在基体表面制备Al-SiC涂层。采用XRD、SEM和EDS研究显微组织的变化,采用显微硬度和滑动磨损试验研究包覆层的性能。结果表明,SiC粒子均匀分布在树枝状的铝基体中。加入过量的硅造成包覆层共晶和粗大硅粒子的形成,从而导致包覆层具有较高的硬度和耐磨性。