评定铝合金焊接接头力学性能的新途径

采用常规试验方法来测定铝合金型材构件焊接接头各区的力学性能及其变化规律是很困难的。而接头性能直接影响着结构焊接工艺的选择和强度计算。通过测定铝合金微型剪切试验和拉伸试验的性能参数，研究得出了这些性能参数之间的数学关系式。可利用这些关系式评定铝合金焊接接头的力学性能。微型剪切试验为铝合金焊接接头力学性能的评定提供了一个新途径。     

多次补焊对铝合金焊接接头的影响

正1.概述近年来铁路车辆上大量采用了铝合金材料,但由于铝合金的导热率和热膨胀系数大,且极易氧化等特点,焊接时容易产生气孔、裂纹、未熔合等缺陷,因此,需经常对铝合金结构的焊缝进行修复和补焊。本文研究了多次补焊对高速列车用6061-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响,以确定其焊接接头的合理补焊次数,为6061-T6铝合金结构的实际生产提供依据。2.试验材料及试验方法6061-T6铝合金焊接试板为300mm×300mm×16mm。采用     

铝合金焊接接头疲劳评定的应力平均法

应力平均法（the stress averaging approach,简称SAA）是局部应力方法之一,文中采用此方法对3A21铝合金焊接接头进行疲劳评定,用有限元计算局部应力值,建立试验结果和评定结果的S-N曲线,并分析接头形式、焊趾半径对疲劳强度的影响。结果表明,SAA法评定的结果是偏于安全的,但Neuber建议把焊趾处视为尖锐缺口（即令ρ=0,ρ^＊=0．15mm）,在工程上有一定的适用件,在理论上并不完全正确。这样在焊趾处将产生较大的应力集中,由此得到的局部应力值远远大于实际值。接头形式对采用名义应力幅值△σ表示的疲劳强度有较大影响;焊趾是决定焊态接头疲劳性能的关键部位,应力集中区的最大应力存在于焊趾部位。     

硬质合金/因瓦合金激光-氩弧复合焊缝界面的显微组织与元素扩散

采用激光-氩弧复合焊接技术实现了硬质合金与因瓦合金的焊接,采用扫描电镜、能谱仪以及电子探针等研究了焊缝界面的显微组织、化学成分和元素扩散情况.结果表明:激光和氩弧双热源的作用消除了焊缝界面硬质合金侧的η相,同时在因瓦合金侧形成Fe4WC2枝晶;焊缝硬质合金侧的界面元素扩散系数远高于单独使用氩弧焊焊接条件下的,镍、铁元素...     

K640合金过渡液相扩散焊接工艺对接头的影响

针对钴基高温合金K640，采用合适的中间层进行过渡液相(TLP)扩散焊连接试验，利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析手段观察连接工艺对接头的影响，优化出合适的连接工艺，获得接头组织理想的焊接技术。     

铝合金LD10固-液相小变形精密扩散焊研究

为实现铝合金LD10焊接变形率小于0.8%的精密扩散焊,分别在480℃、505℃固相条件下施加60 m in、4.5 MPa恒定轴向压应力,535℃固-液相条件下施加60 m in、4.5 MPa恒定轴向压应力与60 m in、6 MPa~0线性递减轴向压应力。焊后用扫描电镜(SEM)观察了试件基体的组织形貌、接头焊合率;用X射线衍射分析仪(XRD)分析了焊接前、后试件的相组成;测量了焊后接头的抗拉强度。结果表明,535℃的固-液相线性递减轴向压应力扩散焊与480℃、505℃的固相恒定轴向压应力扩散焊相比,在保证了小变形率0.71%的同时,显著提高了接头焊合率和机械强度(σb=218 MPa)。同时焊前的轴向织构转变为焊后粗大等轴晶形式,强化相CuA l2以晶界和三晶夹角的沉积形式取代焊前的轴向条纹聚集形式。与535℃固-液相恒压扩散焊相比,可有效地避免失稳变形与热裂纹。     

基于扩散偶浓度分布模型的薄壁铜(管头)-铝(管路)-铜(接头)组合制冷管路异质金属联接技术工程研究

在中国国家自然科学基金项目《金属间化合物/陶瓷复合材料界面设计及关键制备工艺》资助下,以大幅降低制冷器铜管使用为目的,提出铜(管头) 铝(管路) 铜(管头)组合制冷管路结构,核心科学问题是Cu Al异质金属的密封焊接,提出总结性科学研究报告。 以表征异种金属材料焊接扩散规律为目的,探索基于菲克扩散定理的插入式Cu Al热连接模型。认为原子向空穴迁移或在节点间的迁移是固态金属和合金中的基本扩散运动,在溶剂晶格中溶质原子异扩散(AD)具有方向性,导致溶质原子浓度有局部变化。金属在加热或冷却过程中的相变和组织变化总是与扩散过程(DP)密切相关。固态压焊(SSPW)时,DP是确定再结晶(Recrystallization)和激活面(Surface Activation)之间结合后使焊接接头性能改善的主要过程。建立起扩散过程中溶质原子分布的一维扩散模型,由菲克第一定律建立扩散通量与扩散物质浓度和单向扩散距离的关系模型,由菲克第二定律获得扩散物单向扩散浓度模型,通过玻耳兹曼变换(Boltzmann Transform)求解任何时刻的一维浓度分布c(y,t),建立基于高斯误差函数(GEF)erf(β)的扩散偶浓度分布模型(CDM)和扩散偶浓度分布曲线(CDC)。基于CDM,建立CDC、扩散系数、原始接触面(OCS) 浓度、理论均匀化判别等工程应用层面的Cu Al焊接扩散模型。     

多次返修对SPV36N钢焊接接头组织与性能的影响

本文通过试板试验,研究了多次返修对SPV36N钢焊接接头组织与性能的影响以及消除其不利影响的途径。试验表明,在对该种钢的焊缝进行三次以上的多次返修后,其常温性能变化甚微,但热影响区的低温冲击韧性则显著恶化。试验还表明,正火可将对组织与性能的不利影响全部消除,因而是改善多次返修焊缝质量的有效途径。     

X100管线钢焊接接头的显微组织和性能

利用光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机及维氏硬度计等对X100管线钢埋弧焊焊接接头的组织及性能进行了研究。结果表明:X100管线钢焊接接头粗晶区组织为粗大的先共析铁素体和粒状贝氏体,细晶区主要为细小的铁素体,不完全重结晶区为细晶铁素体、粗晶针状铁素体和粒状贝氏体混合组织;接头的抗拉强度平均值为576MPa,达到母材的80%,拉伸试样断裂于焊缝处;接头焊缝、热影响区的冲击功分别为198J和259J;焊缝区最高硬度为316HV,在临界温度热影响区(ICHAZ)和亚临界温度热影响区(SCHAZ)之间存在软化现象。     

工艺参数对6061-T6铝合金真空扩散焊接接头形貌和性能的影响

在不同工艺参数下对化学清洗去除表面氧化膜的6061-T6铝合金进行真空扩散焊接,研究了焊接温度(500~560℃)、焊接压力(1.0~5.0MPa)和保温时间(0.5~3h)对焊接接头界面形貌和剪切强度的影响,得到了优化工艺参数。结果表明:随着焊接温度的升高、焊接压力的增大和保温时间的延长,接头焊缝变窄并最终消失,剪切强度和焊合率增大;但当保温时间延长到3h时,焊缝附近晶粒发生粗化,导致剪切强度降低,且接头发生较大变形;不同工艺参数下接头的剪切断裂形式均为脆性断裂;较优的真空扩散焊接工艺参数为焊接温度540℃、保温时间2h、焊接压力4.0MPa。     

铝合金点焊过程的铜铝合金化研究

观测了LF2铝合金电阻点焊初期至达到电极寿命时焊点表面及Cr—Zr—Cu电极端面宏观形貌的连续变化过程。采用扫描电子显微镜(SEM)，对机加工状态及抛光处理的电极在点焊铝合金后进行了电极端面背散射分析，对机加工状态的电极在点焊铝合金后又进行了电极端面横向及纵向线扫描分析。采用X射线衍射仪，对沿电极轴向的3个不同电极端面进行了X射线衍射物相分析。结果表明，点焊初期，焊点表面即出现局部熔化及电极端面出现明显凹凸不平，电极端面的形貌及其尺寸发生变化，焊点表面成形质量恶化，电极端面加工状态对电极端面铜铝合金化影响不大，点焊过程电极端面存在较多铝，发生了铜铝合金化反应，合金化产物主要是铜铝金属间化合物(CuAl2)。     

铜铝异种金属板压印连接与接头拉剪载荷研究

采用一种新的塑性成形连接方法--压印连接方法来实现铜、铝合金板的连接,通过拉剪实验研究了连接接头的力学性能,并分析了铜、铝合金板的排列顺序对接头拉剪载荷的影响。实验结果表明,对于铜、铝复合接头,铜板在上时接头具有较高的拉剪载荷(3kN),是铝板在上时拉剪载荷的4.6倍。根据接头失效形式对复合接头进行优化后发现：下层铝板的厚度增大时,接头的拉剪强度略有增大,拉剪过程中的能量吸收明显增大;提高下板材料强度时,接头的拉剪载荷明显增大;铜板作为上板进行压印连接时,失效形式为颈部断裂失效,且接头的拉剪强度较大。     

SiC_p/101Al复合材料电子束焊接接头温度场对其显微组织的影响

采用ANSYS有限元分析软件对SiCp/101Al复合材料电子束焊接时接头的温度场进行了数值模拟,在此基础上对接头显微组织中Al4C3脆性相生成数量进行了分析.结果表明:采用双椭球热源模型可准确地模拟出电子束焊接接头的温度场;焊接时表面熔池近似为圆形,内部呈上宽下窄的锥形;在保证接头焊透的前提下,适当提高焊接速度或减小电子束输入功率,可在一定程度上减少接头组织中Al4C3脆性相的数量.     

电极深冷处理与铝合金点焊的铜铝合金化

进行了铝合金点焊电极的深冷处理实验，测试了深冷处理电极性能。分别对深冷处理电极和未深冷处理电极进行了铝合金点焊电极寿命试验，观测了铝合金点焊过程电极端面及焊点表面宏观形貌。在达到未深冷处理电极寿命时，测试了深冷处理和未深冷处理电极端面的显微硬度，采用X射线衍射方法对深冷处理和未深冷处理电极端面进行了分析。研究结果表明，深冷处理改善了电极的导电、导热等性能，使电极端面产热减少，降低了铝合金点焊过程的铜铝合金化倾向，提高了点焊过程深冷处理电极端面和焊点表面质量。     

在铜镁合金表面制备MgO/Cu复合材料内氧化层的组织和性能

采用内氧化法在铜镁合金表面制备了MgO/Cu复合材料内氧化层,研究了内氧化时间对内氧化层厚度、硬度、导电率的影响以及内氧化层的组织,并分析了铜镁合金的内氧化热力学。结果表明:随着内氧化时间延长,内氧化层的厚度和导电率均逐渐增加,硬度则先升后降;当内氧化时间为10h时,内氧化层的性能最佳,导电率为75.9%IACS,硬度为123.3HV;铜镁合金经内氧化后,固溶在铜基体内的镁以MgO的形式析出形成内氧化层,MgO颗粒弥散分布是内氧化层综合性能大幅提高的根本原因;铜镁合金内氧化热力学的临界氧分压,介于10-31 419/T+5.66和10-17 611/T+12.91之间。     

纳米碳化硅增强铜基复合材料的组织及其磨损性能

为了探求在常温下制备颗粒弥散增强金属基复合材料的方法,采用复合电铸工艺在室温下制备了纳米碳化硅粒子弥散增强铜基复合材料,对其表面形貌、微观组织结构进行了观察,对显微硬度、磨损性能及导电性能进行了测试。结果表明：纳米碳化硅粒子均匀弥散分布在铜基体中,且与基体结合良好;复合材料表面平整、细密;与电沉积纯铜材料相比,其显微硬度明显提高,磨损性能改善,导电性能下降幅度不大。     

反应球磨烧结制备Al_2O_3/Cu复合材料的组织与性能

以铜铝合金粉为原料,利用反应球磨并结合放电等离子烧结工艺制备了Al2O3/Cu复合材料,研究了球磨不同时间后合金粉的形貌、物相以及铝含量对复合材料组织与性能的影响。结果表明:铜铝合金粉球磨20h后,生成了粒径为2~5μm的类球状颗粒,Cu相衍射峰发生明显的宽化,在铜基体中原位生成了纳米α-Al2O3颗粒相;Al2O3颗粒的尺寸及其在基体中的分布与铝含量有关,随着铝含量增加,Al2O3颗粒逐渐长大、富集甚至团聚;复合材料的相对密度和导电率均随着铝含量的增加逐渐降低,显微硬度则逐渐升高;当铝的质量分数为0.7%时,复合材料具有最佳的综合性能。     

焊丝对2A12铝合金焊接接头组织和力学性能的影响

对2A12铝合金进行交流钨极氩弧焊接,探讨了ER4043焊丝和BJ-380A焊丝对焊接接头组织、抗拉强度和硬度的影响。结果表明:两种焊丝接头焊缝区均为典型的铸态枝晶组织,晶粒生长方向以弯曲形状垂直于焊接方向;与ER4043焊丝相比,BJ-380A焊丝接头的热影响区晶界中有更多的强化相析出;两种焊丝接头的抗拉强度均可达到母材的50%以上,拉伸断裂部位均位于热影响区;与BJ-380A焊丝相比,ER4043焊丝接头的强度和硬度更高,抗拉强度达到了母材的67.9%。     

Ni/Al复合涂层的显微组织及其强化机理

Ni/Al复合涂层由30层平均厚度为900nm的Ni和200nm的Al层交替组合而成,涂层总厚度约为15μm.试验结果表明,由于复合涂层能在Ni层和Al层之间形成一亚稳相(Al9Ni2)过滤层,使涂层的强度、硬度有了较大幅度的提高.     

Al2O3/Cu复合材料的微动摩擦学特性

以纳米Al2O3为增强相,用粉末冶金法制备了铜基复合材料,研究了Al2O3的比例、载荷等对复合材料摩擦因数和磨损量的影响,并和纯铜的性能作了比较.结果表明,Al2O3的质量分数不宜超过4%,以2%为最佳;纯铜的摩擦因数随着载荷的增加而轻微上升,但Cu/Al2O3复合材料的摩擦因数随着载荷的增加变化幅度较大,呈先上升后下降的趋势,且在极小和较大的载荷下,复合材料的摩擦因数均比纯铜低,但复合材料的磨损量始终比纯铜的低,相对耐磨性最高可达1.55,呈现出良好的耐磨性.