工艺因素对激光熔敷层裂纹率的影响

研究了试板体积、熔敷层长度、搭接量、熔敷层搭接道数及压板拘束对熔敷层裂纹率的影响 ,结果表明随试板体积增大、熔敷层长度增加、搭接量增大和熔敷层搭接道数增多 ,熔敷层裂纹率升高。压板及冷却水的拘束作用也使熔敷层裂纹率升高。分析并比较了上述工艺因素作为熔敷层抗裂性判据的优劣 ,其中熔敷层道数对裂纹率影响更加直观、简便和准确 ,最终获得了评定熔敷层抗裂性优劣的最佳判据和补充判据。     

铸铁表面激光熔敷层的抗裂性和耐磨性

采用免预热多道搭接的激光熔敷工艺，在铸铁表面制备出抗裂耐磨的激光熔敷层，研究了激光功率和扫描速度对熔敷层抗裂性的影响。适当的激光功率和扫描速度可以使铁基熔敷层的裂纹率最低．随着Ni含量的增加，熔敷层内奥氏体相体积分数增加；K可促进共晶碳化物团球化，熔敷层抗裂性增强．通过对铸铁表面激光熔敷层裂纹的萌生与扩展的动态观察，揭示了熔敷层开裂的微观机制．裂纹易在粗大渗碳体区或石墨与奥氏体的界面处萌生，奥氏体可明显抑制裂纹的扩展．Ti含量增加使熔敷层中原位自生的TiC的体积分数增大，熔敷层磨损质量损失减少，耐磨性增强．     

共晶碳化物团球化对铸铁激光熔敷层抗裂性的影响

为提高铸铁表面大面积激光熔敷层抗裂性问题，通过冶金因元素控制熔敷层组织形态在熔敷材料中加入碱金属元素钾，研究了在激光快速加热条件下钾对铸铁激光熔敷层组织团球化的影响，进而分析了该球状组织对熔敷层抗裂性的影响，结果表明随熔敷金属内钾含量增多熔敷层内共晶碳化物组织呈球状及孤岛状，这种组织明显提高了熔敷层抗裂性，此外大量的渗碳体组织确保了熔敷层具有较高的耐磨性；获得了无裂纹的大面积搭接熔敷层，其对应合金系统为Fe-C-Si-Ni-K。     

拘束度测量在焊接工程中的应用

钢材用于焊接结构时必须具有一定的抵抗形成焊接裂纹的能力,简称须具有良好的抗裂性。结构拘束程度是影响抗裂性的重要因素。拘束度作为与结构形状及尺寸有关的力学判据,正在成为参与预测和评定钢材工艺焊接性的主要判据。 本文探索了拘束度测量在焊接工程中的应用。通过对钢材工艺焊接性评定,对实际结构拘束度测量以及确定焊接工艺等方面的试验研究,确认,拘束度测量对预测钢材工艺焊接性及按结构拘束选择钢材和确定施工工艺等方面有着实用价值。它将成为钢材焊接性研究及评定的重要组成部分。     

结构参数对大尺寸刚性试板抗裂性试验拘束度影响的数值分析

采用有限元数值计算方法,分析了大尺寸刚性试板抗裂性试验中试验钢板厚度、加强筋厚度和拘束焊缝跨距对拘束度的影响。结果表明,随试验钢板厚度和加强筋厚度增大,拘束度呈近似正比例线性增大,其比例系数的绝对值分别为120(N/mm·mm)/mm和18(N/mm·mm)/mm;随拘束焊缝跨距增大,拘束度呈近似反比例线性减小,其比例系数的绝对值为7(N/mm·mm)/mm。     

耐磨堆焊板焊接冷却方式对其机械性能的影响

耐磨堆焊板焊接过程中有水冷和空冷两种方式，水冷设备使母材温度降低，大规范焊接使母材稀释率增大，虽获得了较高的熔敷速度和较小的焊后变形，但堆焊板的熔合区合金元素多，含碳量较高，在焊接骤冷后机械性能降低，造成堆焊层受冲击时产生局部脱落，进而影响耐磨板使用寿命。空冷设备堆焊板焊后变形较大，焊接熔敷速度稍低，但母材稀释率较低，熔合区合金元素较少，耐磨板的机械性能优于水冷堆焊设备耐磨板。     

变形钢筋/超高性能混凝土搭接黏结性能

超高性能混凝土(UHPC)是一种高强度、高韧性和高耐久性的水泥基复合材料。为了研究钢筋/UHPC的搭接黏结性能,进行了21组考虑搭接长度、纤维掺量和配箍率影响的钢筋搭接对拉拔出试验,3组考虑锚固长度影响的钢筋直接拔出锚固试验;试验出现了劈裂拔出破坏和钢筋拉断破坏2种破坏模式;钢筋/UHPC平均黏结强度随钢筋埋置长度的增大而减小,随配箍率的增大而增大;钢纤维掺量的增大,有利于增大对UHPC的约束作用,增加配箍率和适当增大纤维掺量均能减小钢筋/UHPC的临界搭接长度;结合前人的试验结果,拟合得到平均锚固和搭接黏结强度计算公式及临界锚固和搭接长度计算公式,根据混凝土结构设计规范,建立了钢筋/UHPC锚固和搭接长度简化算法,计算结果较为准确。      

不同保护Ar气含量下304不锈钢熔敷组织演变及夹杂物特征分析

为了提高304不锈钢熔敷组织的质量,选择Ar气对实心焊丝提供保护,并试验测试分析了不同保护Ar气含量对304不锈钢熔敷组织及夹杂物性能的影响。研究结果表明:当Ar在保护气内的含量降低后,熔敷层硬度减小,冲击韧性随温度升高呈现先上升后下降的趋势,屈强比先减小后增大。当保护气内存在80%的Ar后,获得了具备优异力学特性的熔敷层。熔敷层组织中存在较多的马氏体组织以及部分条状奥氏体组织,条状马氏体中形成了大量的位错结构。当Ar含量达到96%时,熔敷层生成了许多颗粒以及条形的碳化物,每个柱状晶中都形成了几乎呈平行排列状态的板条块结构。当Ar的含量降低后,夹杂物尺寸与数量都上升。当保护气内的Ar含量达到80%时,在熔敷层内形成了更多的有助于促进铁素体形核的杂质。所有熔敷层内形成的夹杂物都是由氧化物以及部分硫化物构成的夹杂物,靠近中心部位的Al与Ti含量更高。     

不锈钢上激光熔敷涂层结构特征与质量研究

采用5kW连续CO2激光器对经等离子喷涂的NiCoCrAlY结合层和ZrO2陶瓷层进行二次重熔处理，并利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针和显微硬度计对激光熔敷涂层进行了显微结构、元素分布以及显微硬度观察与测试，结果表明：多道搭接工艺能降低熔敷涂层气孔率，ZrO2陶瓷层稀释度低，与基体结合完好，并观察到NiCoCrAlY合金层中存在明显的对流图案，加入了TiO2-Al-Ti添加剂的ZrO2陶瓷层激光重熔后得到了无裂纹的定向生长柱状晶，并且呈现一次枝晶平均间距为2．3μm的表层和平均间距为3．8μm的次表层结构。     

同轴单搭接接头破坏过程研究

在实验所得结果之基础上研究了预偏角对单搭接胶接接头破坏机制的影响,用弹塑性有限元法模型得到了不同裂纹长度时接头整体和胶层中心等效应力沿裂纹尖端的分布,并研究了外载大小、裂纹长度对应力强度因子的影响.结果表明,同轴接头和标准接头的破坏均从胶层界面开始,但同轴接头以形成较多小裂纹为主,而标准接头中裂纹沿着胶层向中部扩展,最终导致破坏;随裂纹长度的增加,接头上等效应力渐增,胶层中心峰值应力也增大,裂纹尖端的应力远高于其他部位;当裂纹扩展到临界尺寸时,接头会迅速破坏.     

钢/铝CMT接头熔合面积对接头抗剪强度及破坏模式的影响

针对低碳镀锌钢板与6061铝合金CMT熔钎焊接头熔合面积对其抗剪强度和破坏模式的影响进行研究。结果表明:熔钎焊过程中,随着焊枪相对于搭接接头中心线偏移量的增大,接头的熔合面积逐渐减小,润湿角增大,进而导致接头的抗剪强度逐渐减小,接头的断裂位置由铝熔合区破坏向钢/铝界面层破坏转变。根据实验结果,考虑界面层的失效判据,建立CMT接头拉剪过程的数值模型,讨论熔合面积影响接头抗剪强度及破坏模式的原因。     

铁粉焊条熔化过程中基本参数研究

通过试验研究了焊条直径和铁粉加入量对焊条熔化参数的影响．试验结果表明，焊条直径增加，焊条药皮重量系数、熔敷效率增加，熔化速度和熔敷速度降低；熔敷金属中合金元素Mn、Si含量增加，但Mn、Si的过渡系数减小．当增加药皮中铁粉加入量，药皮重量系数、熔敷效率和熔敷速度增加。熔化速度降低，由于铁粉的稀释作用使熔敷金属中合金元素Mn、Si含量及过渡系数降低。     

低速碰撞下复合材料叠层板的微裂纹演化及其对弹性模量的影响

采用双线性特性破坏模型研究了复合材料叠层板各层内部开裂裂纹的演化;通过引入弹性模量的裂纹影响系数表示,推导出裂纹影响系数与应变及应变率之间的微分关系,并得到裂纹耗散功率与裂纹影响系数变化率之间的关系。通过计算不同初始碰撞速度下复合材料叠层板的应变、应变率响应以及裂纹影响系数的演化,得到整个冲击过程中各层内任意点附近裂纹开裂情形及其对弹性模量的影响;通过检查界面各点处的裂纹影响系数是否发生改变,预测了碰撞完成之后复合材料叠层板中各层内微裂纹的分布区域位置与大小;并将该预测结果与其他破坏准则计算结果进行了比较。计算结果表明,在碰撞过程中各层内任意点处的应力值超过其屈服强度后,该点附近的弹性模量开始发生衰减,衰减大小随铁球初始碰撞速度的增大而增大。在四边夹支的边界条件下,复合材料叠层板的裂纹分布区域同样最先出现在碰撞点及边界中点位置,区域面积随初始碰撞速度的增大不断扩大     

MnO对碳钢药芯焊丝性能影响研究

以T492T1-1C1A型药芯焊丝为例,通过对熔渣组分、熔敷金相组织、熔敷金属化学成分、扩散氢含量、力学性能的试验对比与分析,研究了MnO在配方中不同加入量对焊缝组织及熔敷金属力学性能的影响。结果表明,随着MnO的加入量增多,熔敷金属中Mn与O含量未呈现明显变化;熔敷金属的拉伸试验伸长率和低温冲击吸收功先升高后降低,在MnO质量分数为0.5%时获得了较好的焊缝微观组织和力学性能;熔敷金属扩散氢含量有降低趋势。     

离心渗铸金属铝熔液的瞬态固化与再熔

通过分析离心力场中金属铝熔液在Al2O3短纤维多孔介质内的渗流传热，考虑了离心惯性力对铝熔液的瞬态固化与再熔的影响，建立了旋转多孔介质内的渗流传热理论模型．研究了复合管铸造工艺中不同工况下液固共融区的长度和固化率的瞬态变化规律以及流场压损的分布规律．结果表明：在Al2O3颗粒的预热温度低于铝熔化温度的条件下，当渗透前沿达到一定深度时出现液固共融，随后液固共融区随渗透过程而增长，固化率逐渐提高．随着孔隙率的减小，液固共融区的长度和固化率增大，出现共熔现象的固化率降低，复合层能达到的最大厚度减小．而随着转速的减小，液固共融区长度缩短，共熔区内的固化率水乎提高，出现共熔现象的固化率增大，复合层能达到的最大厚度减小。     

不同工艺参数对高硬度铁粉等离子弧增材熔覆的影响

目的优化马氏体不锈钢等离子弧增材熔覆工艺。方法利用等离子热源在300M表面对新型高硬度铁粉的增材熔覆工艺进行研究。基于三因素三水平熔覆工艺的正交试验,研究在大温度梯度熔覆环境下,等离子弧电流、焊枪移动速度及送粉速率对单道金属熔池的非平衡凝固组织的影响机制,综合考虑单道焊道宏观形貌、成形尺寸及稀释率,确定增材熔敷的电流、焊枪移动速度及送粉速率;在此基础上,基于多道单层及单道多层熔覆的宏观形貌及拉伸性能,确定多道多层增材熔覆的搭接率及熔覆工艺。结果在电流为140～180 A、移动速度为20～30 cm/min和送粉速率为20～30 r/min的工艺窗口内,电流对焊道的稀释率有较大影响,送粉速率次之;送粉速率对高宽比的影响最大,扫描速度次之。结论当电流大小为140 A,送粉速率为30 r/min,扫描速率为30 cm/min时,单道单层焊道的稀释率及宽高比最小,热影响区晶粒尺寸较小,叠加率为40%时,熔覆层表面平整度较高。     

复合材料单面修补板裂纹尖端J积分的解析预测模型

考虑附加弯矩的影响,基于单搭接接头理论建立了单面修补含中心穿透裂纹直板解析模型,求解了修补结构基板的最大最小应力,并与有限元结果进行对比验证,研究了补片长度、宽度、厚度和胶层弹性模量对有限元模型裂纹尖端J积分的影响,通过拟合基板应力与有限元模型裂纹尖端J积分的数值关系,得到了求解修补结构裂纹尖端J积分的解析公式,并验证了其在单面修补弯曲板的适用性。通过研究和分析发现,求解的解析模型适用于承受面内载荷、面外载荷以及混合载荷下的平板和弯曲板修补结构。     

等离子喷焊铜基自熔性合金的研制

为了克服铜铁异种材料喷焊过程中易产生焊缝裂纹和基体裂纹的倾向,研制开发了一种Cu-Ni-Sn自熔性合金粉末材料.通过对Cu-Ni-Sn粉末材料的化学成分的设计,喷焊层的组织显微结构及抗腐蚀性能的综合分析,认为该材料等离子喷焊工艺性能良好,焊层耐腐蚀效果十分明显.在生产实际中应用等离子喷焊制备Cu-Ni-Sn焊层,能明显提高粉末材料的熔敷率和性能,并且改善劳动工作环境.该合金性能优于传统材料,值得推广.     

组合焊缝对中碳合金钢焊接裂纹的影响

采用Ｙ形坡口裂纹试验和显微分析方法，研究了三种不同的组织焊缝对中碳合金钢焊接裂纹的影响，结果表明，底层焊道熔俣区裂纹为氢致延迟裂纹；底层焊条的合金系统对该裂纹的生成有一定的影响，底层焊道熔合区的马氏体和氢的富集以及大的拘束应力，是裂纹生成的必要和充分条件；提出了防止裂纹产生的用工艺。     

脱氧剂对电焊条熔敷金属力学性能的影响

向焊条药皮中添加不同比例的脱氧剂金属锰和钛铁获得4种电焊条,通过焊条熔敷金属化学成分分析、力学性能试验及金相试验,研究了金属锰、钛铁作为脱氧剂对电焊条熔敷金属力学性能的影响。结果表明,随着药皮中金属锰含量的增加,焊条熔敷金属拉伸强度升高,冲击韧性出现峰值;随着钛铁含量增加,焊条熔敷金属拉伸强度升高,冲击韧性提高。