液态扩散焊制备泡沫铝夹芯板及其疲劳行为

采用超声辅助液态扩散焊接的方法制备冶金复合泡沫铝夹芯板,利用光学显微镜（OM）和SEM观察冶金复合样品的界面组织和结构,发现连接界面发生了侵蚀作用,接头均匀连续;EDS线扫结果表明,连接界面处焊接合金（Zn-10Al）和铝基体间的元素扩散现象明显,表明在超声作用下,基体材料表面氧化膜被破坏,枝晶在界面附着生长,形成良好的冶金连接。将制备的冶金复合样品和胶黏泡沫铝夹芯板样品进行三点弯曲疲劳对比试验,结果显示,冶金复合样品和胶黏样品的疲劳极限分别达到3 058 N和2 829 N。在相同载荷下,冶金复合样品的疲劳寿命（S-N）远远长于胶黏样品。两种样品的疲劳破坏方式完全不同,胶黏样品表现为面板和芯层黏接面的脱黏剪切破坏,冶金复合样品的疲劳剪切破坏出现在泡沫铝芯层,没有出现面板脱离现象。     

TiAl/40Cr钢扩散连接界面组织结构对接头强度的影响

扩散连接界面组织结构是影响连接性能的关键因素，不同的界面组织结构及生成相所决定的接合强度不同．本文研究了TiAl/40Cr钢的扩散连接，结果显示：连接温度过高及连接时间过长时，由于界面处形成了过多的TiC脆性层及Ti3Al FeAl FeAl2的金属间化合物混合层，接头拉伸强度低；当连接温度较低及连接时间较短时，界面紧密接触与元素扩散不充分，接头拉伸强度也较低．脆性TiC层的生成导致TiAl与40Cr钢之间的扩散连接性能较差，接头均破断于TiC层或TiC层与Ti3Al FeAl FeAl2的金属间化合物混合层之间．     

泡沫铝合金异型件形成过程中的冶金结合

采用多块均匀分布过剩TiH2的球形孔泡沫铝合金作为坯料置于异型件模具中,用二次泡沫化方法制备出具有均匀孔结构的高孔隙率泡沫铝合金合金异型件,用光学显微镜和层析X射线成像仪(X-CT)观察异型件的冶金结合界面结构,并对异型件冶金结合界面的拉伸性能进行了实验研究,结果表明,采用二次发泡方法在发泡温度700-900℃、发泡时间250-800s条件下,可以实现泡沫铝合金的有效冶金结合;形成的异型件结合界面连接机制分为界面机械连接与界面扩散连接;泡沫铝合金异型件冶金结合面的抗拉强度随着孔隙率的升高而降低,泡沫铝合金异型件的孔隙率为74.9%时,结合界面处抗拉强度与泡沫铝合金的本体强度相当.     

铺层方式对CFRP-铝合金单搭接胶接接头低速冲击损伤及剩余拉伸性能的影响

采用热压罐成型方法制备铺层方式为[+45/-45]_4s、[0/+45/-45/90]_2s和[0/90]_4s的碳纤维复合材料层合板,通过胶黏剂与铝合金板进行粘接获得异质材料单搭接胶接接头。利用落锤冲击试验机和万能电子试验机分别对三种接头进行低速冲击与冲击后静态拉伸测试,获得接头接触力-时间曲线和拉伸强度。通过CT扫描技术和数字图像相关(DIC)方法表征接头冲击损伤模式及表面应变演化过程,研究了铺层方式对接头抗冲击性能、冲击损伤模式以及剩余拉伸性能的影响。结果表明,复合材料铺层方式为[+45/-45]_4s时,接头在冲击载荷作用下具有较高的抗冲击性能,但胶层界面脱粘损伤较为严重。与胶层界面脱粘相比,接头剩余强度对层合板分层损伤更为敏感。相较于[+45/-45]_4s,[0/+45/-45/90]_2s和[0/90]_4s铺层方式接头的胶层界面脱粘范围与冲击后失效载荷退化程度较小,同时接头冲击后拉伸载荷主要集中于临近胶层的0°铺层且失效模式较为复杂...     

超声外场对SiCp/7085复合材料界面及拉伸性能的影响

为研究超声辅助制备工艺对SiC_p/7085复合材料界面结合及拉伸性能的影响,用机械搅拌、机械搅拌+超声施振、超声施振3种工艺制备体积分数为10%的SiC_p/7085复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)研究各工艺对SiC_p/7085复合材料的界面微观组织和拉伸性能的影响.实验结果表明:机械搅拌工艺促进大颗粒(80μm)与熔体结合,但产生了粗大Al4C3界面产物包裹层,且难改善小颗粒(37μm)与熔体界面结合差的问题;超声施振能促进界面反应,生成尺寸细小、排列规整、紧密的Mg O、Mg Al2O4界面强化相覆盖层,有效改善小颗粒与熔体界面结合;相比于7085铝合金,机械搅拌不能改善SiC_p/7085复合材料拉伸性能,而超声施振的加入能显著提升材料拉伸性能.     

超声振动辅助铝/钢激光–MIG熔钎焊外观成形、组织以及拉伸性能研究

目的 利用超声振动改善铝/钢对接接头界面的微观结构,降低气孔缺陷并提高接头力学性能。方法 通过超声振动辅助激光–MIG焊接方法实现铝/钢异种金属连接,采用光学显微镜观察焊缝形貌,采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察焊缝和界面微观结构,利用拉伸试验机测试接头的拉伸强度。结果 超声振动的施加提高了熔融金属的润湿铺展性能,减少了焊缝中的气孔缺陷,并降低了界面层金属间化合物的厚度。带有余高和去除余高的接头拉伸强度由未加超声的175 MPa和154 MPa分别提高到189 MPa和172 MPa。结论 利用超声振动的声流、空化效应有效改善了熔融金属的润湿铺展性能和界面微观结构,并在一定程度上消除了气孔缺陷,进而提高了接头的力学性能。     

Zr基非晶夹层对Al/TA1异种金属电子束焊接头组织和性能的影响

影响钛/铝异种金属电子束焊(Electron beam welding, EBW)接头强度的主要因素是界面处连续分布的脆性Ti-Al金属间化合物(Intermetallic compounds, IMCs)的种类、分布和厚度。本工作针对TA1钛合金和工业高纯Al的EBW,采用厚度为40～45μm的Zr₅₂Cu₃₂Ni₆Al₁₀非晶条带作为预置夹层，分析夹层材料的添加对接头组织和性能的影响。结果表明：异种金属直接焊接时，焊缝组织全部由Ti-Al IMCs组成，厚度为1～1.5 mm,焊接接头的抗拉强度仅为40.5 MPa,呈脆性断裂特征。添加非晶夹层后，在靠近TA1一侧形成一层厚度为3～5μm的连续IMCs层，而靠近Al侧未产生连续反应层，只在熔化区内存在弥散分布的细小IMCs,焊接接头抗拉强度为90.9 MPa,达到Al母材强度的94%左右，拉伸断裂位置位于焊缝附近近Al侧，断口处有明显颈缩现象，呈韧性断裂特征。     

添加SiO2纳米粉末AC辅助Al/Cu等离子弧熔钎焊接头组织及性能分析

从工艺方法改进和界面调控方面提出了添加SiO₂纳米粉末AC辅助Al/Cu等离子弧熔钎焊,实现了成形及力学性能良好的Al/Cu异种金属接头,并对界面处微观组织及接头力学性能进行了对应分析,对其界面形成的内在机理进行相应阐述。结果表明,AC辅助电弧的引入可显著改善Al在Cu母材表面的润湿铺展性能,接头有效连接长度由12.25 mm增加至15.2 mm;接头微观组织分析表明,纳米SiO₂吸附于Cu界面及IMC层,起到了扩散阻挡作用,阻碍了Al和Cu原子的反应和相互扩散,减小了焊接过程中界面IMC的厚度,减缓了等温时效过程中IMC的生长。同时,较大的有效连接长度和对IMC层的抑制作用使添加SiO₂纳米颗粒AC辅助电流值为45 A的接头断裂承受最大载荷为0.85 kN,断裂位置位于铝侧热影响区,接头力学性能较好。     

Al2O3陶瓷与金属镍的活性钎焊研究

由于物理和化学性质的差异,实现陶瓷与金属的连接比较困难.本实验使用Ag-Cu-Ti活性钎料钎焊镍与Al2O3陶瓷.对钎焊后的试件进行剪切试验,确定接头强度最高时的温度为1000℃,而温度低于960℃时无法成功钎焊镍与陶瓷,温度高于1000℃会使钎焊接头强度下降.采用材料测试分析方法对钎焊接头组织进行分析,发现Cu在接头内平均分布,Ag呈聚集态,而Ti分布在接头的两侧.反应产物中的元素包括Cu,Ti,Al,Zr,O等,Ti,Cu与Al2O3陶瓷发生反应在界面处生成复杂化合物,从而实现陶瓷与金属的连接.     

Pyrex玻璃／铝多层阳极键合界面结构与力学分析

采用公共阳极法实现了Pyrex玻璃与铝多层晶片的静电键合,对玻璃/铝/玻璃阳极接舍界面的组织结构及其连接机理和力学特征进行了重点研究.分别利用微拉伸测试设备和ANSYS软件分析了连接区的力学性能和残余应力分布特征.分析认为键合区由玻璃一过渡层一铝组成,过渡层为Al2O3-SiO2复合氧化物.玻璃/铝界面的微观组织和元素分布均以铝为对称轴呈对称分布.在玻璃/铝/玻璃多层连接区,键合界面附近的残余应力和应变呈对称分布,多层结构的对称性有利于缓解接头应变和应力,表明应用公共阳极法可实现多层玻璃/铝/玻璃的良好键合.     

Performance improvements of aluminum foam with different solder compositions via liquid diffusion welding

Aluminum foam joints were fabricated via liquid diffusion welding with zinc-aluminum alloy solder aided with ultrasonic vibration at 520 °C. Zinc-aluminum alloys with different compositions (10 % aluminum, 20 % aluminum, 30 % aluminum) were used as solder material. The control group was fabricated under the same conditions but without ultrasonic assistance. The microstructure of aluminum foam joints was analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, and energy dispersive spectroscopy. Among the different soldering alloys, those with the zinc-20aluminum solder had the widest diffusion area and the most continuous interface. The tensile strength of metallurgic alloy joined aluminum foams was tested. Zn20Al samples had the best performance among all samples, including the low-density substrate aluminum foam (0.3 g/cm³ and 0.4 g/cm³), but it still showed a lower performance than the high-density substrate aluminum foam (0.6 g/cm³). Therefore, ultrasonic vibration remarkably improved the tensile strength and impact toughness of joints. Samples with ultrasonic assistance had better tensile strength and impact toughness than high-density substrate aluminum.     

Microstructure and mechanical properties of Cr12MoV by ultrasonic vibration-assisted laser surface melting

The effects of laser surface melting assisted by ultrasonic vibration on the microstructure and mechanical properties of Cr12MoV were investigated. Results indicated that the original coarse columnar dendrite can be converted into a fine dendritic and equiaxed. The average microhardness increase from 389HV_0.2 to 427HV_0.2 resulted from the effect of grain refinement. The friction coefficient was lower than the melted layer without ultrasonic vibration and substrate. Under the same experimental conditions, the width and depth of wear scar were decreased by 19% and 25% than that of without ultrasonic vibration, respectively. The wear mechanism from severe adhesive wear into slight abrasive wear under the action of ultrasonic vibration. Experimental results revealed that melted layer fabricated by ultrasonic vibration exhibit finer and more uniform microstructure as well as superior tribological properties.     

High-performance joining technology for aluminium matrix composites using ultrasonic-assisted brazing

High-performance aluminium matrix composite joints were fabricated using a new joining technology assisted by ultrasonic vibration. The performance of the joints was close to that of the parent materials. The microstructure and the mechanical performance were found to be systematically dependent on the volume fraction and the distribution of reinforcement particles in the bond region. The authors believe that this study can be generalised to the bonding of other ceramic-reinforced metal matrix composites.     

超声振动对7055铝合金组织及力学性能的影响

为改善7055铝合金的凝固组织,在合金凝固过程中施加超声振动.采用光学显微镜观察和室温压缩试验等手段研究了超声振动对7055铝合金凝固组织及力学性能的影响,并对超声细化机理进行了探讨.结果表明:未施加超声时,7055合金中形成粗大枝晶组织;施加超声振动后,可获得细小均匀的非枝晶组织.由于超声振动的空化和声流效应,凝固前对熔体施加超声,产生大量微泡核心,这些微泡核心保留下来而成为形核核心,使凝固组织得到细化;凝固过程中导入超声,枝晶出现断裂,导致了细小均匀组织的形成.此外,超声振动的7055合金铸锭显示了较好的室温压缩性能,压缩屈服强度、抗压强度及其对应的工程应变分别为165、729.2 MPa和34.8%.     

焊接电流对X80钢低温焊接接头组织与性能的影响

通过显微组织分析、硬度测试、拉伸试验、冲击试验、腐蚀试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等实验手段,研究了焊条电弧焊(SMAW)不同焊接电流对X80钢低温焊接接头组织与性能的影响。结果表明:随着焊接电流增加,热影响区(HAZ)晶粒粗化,并且软化现象更加明显;焊接电流在180~190A的接头综合力学性能最佳,但当电流增加到190~200A时,接头的综合力学性能显著降低;各组接头腐蚀速率相差不大,范围在0.14~0.19g/(m2·h),腐蚀膜具有较好的致密性,能够阻止腐蚀介质对基体继续进行腐蚀,从而达到较好的耐腐蚀效果。     

超声辅助激光熔覆IN 625高温合金涂层组织及性能研究

目的 针对激光熔覆制备IN625高温合金涂层时易产生缺陷和元素偏析进而导致合金性能下降的问题,提高增材制造IN 625高温合金的力学性能。方法 在激光熔覆IN 625涂层的过程中施加超声振动辅助,通过物相检测和微观组织观测研究超声功率对涂层物相种类和晶体尺寸的影响;通过分析析出相含量、分布方式及析出形态,研究超声功率对元素偏析的影响;通过对显微硬度、高温耐磨性进行测试,研究超声功率对涂层力学性能的影响。结果 施加超声前的涂层组织主要为方向杂乱的粗大枝晶,施加超声后的涂层物相组成未发生明显变化,但枝晶内亚晶排列紧密且尺寸明显减小;施加超声振动后的涂层析出相尺寸减小、含量下降,其中Laves相含量在施加超声后降幅较大,表明超声振动可以抑制Nb、Mo等元素的偏析;施加超声振动后涂层的显微硬度提高,磨损率明显下降,磨损机制由原来的表面疲劳磨损、黏着磨损和磨粒磨损的复杂磨损转变为磨粒磨损、黏着磨损的简单磨损。结论 施加超声辅助可以有效细化IN 625涂层组织,并抑制Laves相的析出,提高涂层的硬度和耐磨性。     

Laser–arc hybrid welding of high-strength steel and aluminum alloy joints with brass filler

The laser–tungsten inert gas hybrid welding method was adopted to realize the welding process between Q460 high-strength steel and 6061 aluminum alloy. The influence of the dual heat source on the mechanical properties and microstructure of the welded joints are discussed. In addition, the effects of including a copper–zinc interlayer on the microstructure, elemental distribution, and mechanical properties of welded joints are also studied. The results show that the mechanical properties of the welded joints are influenced by the relative heat inputs of the two heat sources and the Cu-Zn interlayer. The braze welded joint fabricated without a Cu-Zn interlayer fractured at an Al-Fe intermetallic compound (IMC) layer formed at the interface, whereas the braze welded joint fabricated with a Cu-Zn interlayer fractured at an Al-Cu IMC layer formed at the interface. Comparisons show that the maximum tensile shear load of the brazed welded joint with the Cu-Zn interlayer was increased by about 20% relative to that formed without the interlayer. The formation of Al-Fe IMC layer in the deep penetration joint was inhibited by the combined effect of the dual heating sources and the Cu-Zn interlayer.     

电弧超声在MGH956合金TIG焊接中的作用

为了改善MGH956合金的熔化焊接头性能,在其焊接过程中引入了电弧超声技术,以自制高Ni固体焊丝为填充材料对MGH956合金进行焊接,并与常规TIG焊进行对比,研究了电弧超声对焊缝组织和性能的影响.结果表明:电弧超声使焊缝组织得到明显细化,气孔数量减少;纳米Y2O3颗粒的聚集现象得到一定控制,且分布更加均匀;颗粒与基体Fe润湿性得以改善,使得两者界面结合良好,接头抗拉强度得到提高,达到615 MPa,同时焊缝的塑性得到明显提高,且使焊接接头由脆性断裂转变为完全韧性断裂.     

超声辅助CMT电弧增材制造TC4钛合金微观组织和力学性能研究

目的研究超声辅助对CMT电弧增材制造钛合金TC4微观组织及力学性能的影响。方法 CMT增材制造TC4钛合金的同时利用超声辅助设备进行振动辅助,采用不同的振动功率和不同的振动位置对增材后的TC4力学性能和微观组织进行对比分析。结果 600 W超声辅助振动基板时的钛合金试样成形美观,力学性能优异。水平方向上,抗拉强度平均值为952.7 MPa,伸长率平均值为7.46%;垂直方向上,抗拉强度平均值为905.83 MPa,伸长率平均值为11.03%,相较未施加超声振动增材试样的力学性能有明显提高。结论超声辅助的引入有效提高了熔池的深宽比,加快了熔池冷却速度,柱状晶尺寸也明显减小,针状马氏体数量增多,得到的钛合金力学性能和微观组织均良好。