机械振动对激光填丝焊接接头组织和疲劳性能影响

针对激光填丝焊接过程中存在气孔、飞溅、夹渣和疲劳性能差等缺点,课题组提出了基于机械振动技术的激光填丝焊接方法。课题组采用机械振动与激光填丝焊接相耦合的方法研究了机械振动对焊缝形貌、组织、力学性能和断裂机理的影响。结果表明:机械振动可以改善316不锈钢焊接接头,减少焊缝中的柱状晶,增加树枝晶和等轴晶,提高了焊缝硬度; 3种振动频率下焊接接头的残余应力均较高,与振动频率0和524 Hz相比,1 055 Hz振动频率的焊缝残余应力更低;疲劳断口均呈解理断裂,但是与524 Hz振动频率相比,1 055 Hz振动频率具有更低的裂纹扩展率,更好的疲劳性能。     

压力容器焊接中的气孔控制研究

焊缝气孔是金属结构组焊时,由于焊接位置未清理干净或者填充材料有杂质,这部分杂质在焊接过程中会产生气体进入熔池,在焊缝金属凝固时,留在焊缝内部和焊缝表面形成的孔穴。气孔的存在使焊缝金属内部产生缺陷,降低了焊缝金属的致密性,所形成的焊缝的强度、塑性和韧性都有所降低。基于此,文章针对焊条电弧焊和二氧化碳气体保护焊两种焊接方法产生气孔的原因,采取相应工艺措施加强控制,以在焊接生产中得到较好的焊缝成型质量。     

铜/钢电子束自熔焊与间隙填丝焊焊缝成形研究

由于电子束自熔焊焊接过程中焊接接头间隙适应性效果差,在焊透的情况下极易产生焊缝表面下塌等缺陷,影响焊缝的成形质量和接头力学性能.课题组采用电子束间隙填丝焊焊接方法,分别以QCr0.8 和304不锈钢为母材,紫铜焊丝作为填充材料,开展了电子束自熔焊和间隙填丝焊两种焊接试验.对比两种焊接方法下的焊缝成形质量,重点揭示了电子...     

YG20/45钢激光熔钎焊焊缝界面显微组织与元素扩散研究

针对YG20/45钢异种金属焊接时,存在焊缝接头脆性高及焊缝连接性能差等缺点,课题组提出以Cu/Invar/Ni复合层为中间层进行激光熔钎焊焊接,研究焊缝区域微观组织、化学成分及元素扩散规律。试验结果表明：母材硬质合金中的WC晶粒棱角在焊接试验中会溶解,部分晶粒聚集但不长大,从而降低了焊接接头的脆性;在焊缝过渡区Invar合金和硬质合金中的元素发生扩散反应,其中Invar合金中的Fe和Ni元素补充硬质合金流失的Co元素,形成粘结相,提高了焊接母材的连接性;硬质合金和45钢之间加Cu/Invar/Ni复合层,激光钎焊接头宏观形貌都较好,在母材厚为4 mm时,试验采用激光功率为1 700 W,激光扫描速度为0.1 m/s,离焦量-3 mm时可以获得冶金性良好的焊接接头。     

304L非标准薄壁高耐蚀不锈钢管的焊接

针对304L非标准薄壁高耐蚀不锈钢管的使用条件及在焊接过程中可能出现的晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等问题,制定采用不填丝自动TIG的焊接工艺参数,编制合理的焊接工艺流程。焊后经质量检验,焊接接头化学成分在标准规定的范围内;熔合区与焊缝为较粗大柱状晶,晶粒度为1-2级;产品经氦检无渗漏;经铜-硫酸铜-硫酸晶间腐蚀试验未发现晶间腐蚀迹象。     

EU2O3掺杂对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的改善

采用固相反应法制备了掺杂不同量的Eu2O3后的CaCu3Ti4O12陶瓷样品.测试结果表明,样品的介电性能与材料内部的晶粒结构有很大关系:掺杂后样品的晶格结构并未发生改变,但是掺杂阻碍了样品内部晶界处富铜相的生成;样品内部出现了大量的细晶,填充于大晶粒之间,使得晶粒之间接触紧密,从而提高了样品的介电性能的频率;随掺杂量的增加,样品的平均粒径减小,材料的介电常数也有所减小,当掺杂量为0.2%时,样品的介电性能改善得到最佳效果.     

激光焊接金刚石工具过渡层预合金粉末的试验研究

目前可以用于制备激光焊接金刚石工具过渡层粉末的方法主要有机械混合法、雾化法和化学共沉淀法。化学共沉淀法生产的粉末成分均匀,实现了粉末的预合金化,并且设备简单,生产成本低。此次试验采用草酸盐化学共沉淀法,成功制备了3种不同成分的激光焊接金刚石工具过渡层预合金粉末。焊接强度测试表明,3种粉末的焊接强度均满足欧盟EN13236安全标准,其中2#粉末的焊缝强度最高。X射线物相分析结果表明,3种粉末的主相都是Co3Fe7和CoFe。此外,固定Fe与Co的质量比,加入2wt.%的铜可以有效提高预合金粉末过渡层的焊接强度和稳定性。这是因为,Cu原子完全溶入到Co3Fe7或CoFe晶胞中并形成固溶体,产生了固溶强化。     

轧辊堆焊修复残余应力沿径向分布的有限元分析

本文通过运用大型通用有限元分析软件对轧辊堆焊进行了数值模拟分析,研究从轧辊表面到体芯沿径向的焊接残余应力应变的分布规律。分析过程中采用分析软件的APDL语言编写程序,应用JMatPro软件模拟计算并获得焊接材料的热物理性能参数;运用"生死"单元技术,通过控制单元的"死亡"、"激活"解决对焊缝金属填充过程的模拟,实现焊接热源移动加载的动态过程,计算所得到的应力分布符合不考虑组织相变应力的影响情况下的应力分布。     

超短激光与金属材料作用时的热效应

为了探究皮秒和飞秒激光在金属材料加工和表面处理方面的应用,课题组以金、铜、铬3种金属为研究对象,借助有限元软件,从热传导双温方程出发,研究不同脉冲宽度激光作用于金属材料上时的热产生和热积累,从理论上确立不同激光参数时被加工材料表面的电子和晶格温度分布规律。分析结果表明,激光的脉冲宽度会影响材料电子温度的峰值大小与电子晶格耦合的时间长短,在相同的脉冲能量下,脉冲宽度越窄,电子温度最高值越高,电子晶格温度达到平衡的时间越短;热力学模型的准确性与激光脉冲宽度密切相关,当激光脉冲宽度大于10 ps时,单温和双温模型均可描述激光作用到材料的热效应,但当激光脉冲宽度小于10 ps时,则需要采用双温模型来描述。     

ER70S-6盘条拉拔断裂原因分析

焊接用ER70S-6盘条在拉拔过程中断裂,细拉钢丝断口以杯锥状为主,粗拉钢丝断口以斜茬状为主。对φ1.2mm钢丝杯锥状断口进行扫描电镜分析,试样心部存在大量马氏体组织,马氏体与基体之间产生大量的显微裂纹。对盘条金相组织进行观察,盘条心部存在马氏体,表面出现全脱碳层,且脱碳后的晶粒尺寸较大。对斜茬状断口金相组织进行观察,裂纹与钢丝表面约呈45°角,裂纹源位于表面。分析表明,ER70S-6盘条中的锰、硅含量较高,造成铸坯凝固过程中中心缩孔处合金元素正偏析,盘条轧制后形成异常组织。采用合理的浇铸温度、拉坯速度、冷却水量等,降低缩孔级别,减轻中心偏析,提高钢坯内部质量,保证成分均匀稳定,控制轧制时的尺寸精度和轧制张力,能够有效降低焊丝拉拔断裂次数。     

风干金鲳鱼制品加工过程中脂质氧化和挥发性成分的变化

以金鲳鱼为原料,采用腌制2 d、风干3 d的加工方式对金鲳鱼鱼背、鱼腹进行处理,探究金鲳鱼鱼背和鱼腹的脂质氧化规律和挥发性成分的变化。通过顶空固相微萃取-气质联用仪分析风干金鲳鱼制品加工过程中挥发性成分的变化。结果表明,鱼背的脂质氧化程度整体上稍高于鱼腹。鱼背和鱼腹脂肪酸组成变化规律大致相同,表现为饱和脂肪酸（saturated fatty acid,SFA）显著增加17.28%、19.32%（P<0.05）,单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid,MUFA）显著减少17.46%、11.53%,多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid,PUFA）显著减少12.24%、11.52%（P<0.05）。风干后的鱼背和鱼腹中共分别检测到35和36种挥发性风味物质,相比于原料鱼分别增加了15和14种风味物质成分;风干阶段较原料和腌制阶段相比,产生了具有蘑菇香气、甜香味的2-乙基-1-己醇,对金鲳鱼成品风味的影响较大。     

三倍体毛白杨纤维形态及木素的微区分布

三倍体毛白杨属于杨柳科(Salicaceae)、杨属(Populus)白杨派(Section leuce)树种,它是采用细胞染色现代高新技术,对普通毛白杨的遗传基因进行优化组合,成功培育出来的一种全新的杨木新品种-三倍体毛白杨.三倍体毛白杨耐候性好,适应性强,生长速度快,5年即可成材.一般树高均达到 15m左右,胸径为150～300mm,与10年生长的普通毛白杨生长量相当.三倍体毛白杨选育的成功,不但对生态环境境、森林植被具有重要的经济效益,而且有助于改善我国北方造纸业的纤维原料资源状况.为了进一步了解三倍体毛白杨的纤维形态和制浆性能,本文不同地区种植的三倍体毛白杨木材密度、纤维形态、化学成分等指标进行了详细地分析测定,并对其微纤维走向及木素的微区分布做了深入的研究.研究结果表明三倍体毛白杨木质部由心材及边材两部分组成,其材质较白,白度约为50%左右,而且具有纤维较长、长宽比较大、纤维素含量高和木素含量低的优点,这些优点对制浆造纸都极其有利.纤维形态主要由四种细胞组成,即纤维、导管、木射线细胞及木薄壁细胞.纤维有韧性木纤维和木纤维两种,前者纤维壁上有横节纹,后者没有横节纹而有少量直径很小的纹孔.导管由导管分子组成,导管分子两端开口为单穿孔,并有舌状尾部,细胞壁较薄,壁上有两种类型的纹孔,与导管连接部分的纹孔为具缘纹孔,数量较多,通常分布在导管壁上的某一部位,导管与木射线相连部位的纹孔为单纹孔,孔径较大,数量少,通常一组一组的横向排列;木射线细胞及木薄壁细胞二者都沿径向排列,木射线细胞有少部分边缘有细小的齿状,木薄壁细胞体积短小,壁上有纹孔.从木材横切面上测量各种细胞所占的面积百分比,近似于树干中各种细胞的体积百分比,其结果约为纤维细胞占70%,导管占20%,木射线细胞以及木薄壁细胞占10%.三倍体毛白杨纤维细胞壁是由胞间层(ML)、初生壁(P)及次生壁外层、中层、内层(S1、S2、S3)组成.其微纤维的走向,P层为网状结构.S1层为交叉螺旋形,与纤维轴的交角约为80°左右.S2层为平行螺旋状,与纤维轴的交角为30～45°.在打浆过程中,初生壁及次生壁外层容易成片状剥落,但S2层由于微纤维角度较大,不容易分丝帚化.S2层是细胞壁的主要组成部分,约占整个壁层体积的70%.根据高锰酸钾对木素有比较专一的反应性能,采用扫描电子显微镜与X-射线能谱仪(SEM/EDXA)技术研究三倍体毛白杨木素的微区分布.结果表明三倍体毛白杨纤维细胞、导管分子、木薄壁细胞及木射线细胞各形态区,木素密度都是细胞角隅区(CC)最高,胞间层(CL)次之,S2层密度小.这与一般木材的木素微区分布规律是相符的.以S2层的木素密度为1,分别计算出细胞角隅区、胞间层和S2层木素的密度比为CCCLS2=1.71.31左右.结合纤维细胞壁的观察结果,纤维细胞次生壁S2层的厚度占了细胞壁总厚度的近80%,故S2层的木素浓度虽然较低,其含量在纤维细胞中仍然是最大的.研究中还发现三倍体毛白杨胞间层的木素比较容易软化,软化后的细胞壁受到外力作用时容易在S1层与S2层之间分离.能在纤维表面暴露出较多的S2层结构,使纤维表面具有较多的羟基,在纸页抄造时便产生较多的氢键结合,从而赋予纸页较好的纤维结合强度.近年来许多造纸工业比较发达的国家,在发展杨木速生林CTMP浆时取得了较好的经济效益,这和杨木属的超微结构与局部化学上的这特点有密切关系.