6061铝合金与304不锈钢管磁脉冲连接实验研究

利用磁脉冲方法连接6061铝合金和304不锈钢异种金属,借助CT进行连接接头无损检测、SEM进行接头界面的微观形貌观察和元素分布的EDS分析。结果表明:在保证连接质量的前提下,结合处带槽的接头,采用低规范连接;两种材料的力学性能差异对结合面的形貌有显著影响;磁脉冲连接的异种材料,连接界面呈冶金结合。     

铜弹带磁脉冲焊接接头的力学性能

进行T2铜弹带与50#钢弹体磁脉冲焊接实验研究。结果表明:获得的冶金连接接头呈波状界面,波长和幅值分别约为60、30μm,没有泛铁现象发生;接头的轴向和环向压剪强度为91 MPa和132.37 MPa,显著高于铜环母材的初始屈服强度;接头扭转和密封性测试破坏均发生在较弱母材——T2铜环,对应最大承载能力分别为84.36 N·m和18 MPa。     

铝钢异种金属搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能研究

通过对5052铝合金和Q235钢板搅拌摩擦搭接焊进行试验研究,获得质量良好的接头,通过剪切试验、断口形貌扫描电子显微镜和能谱分析对搭接接头组织和性能进行测试研究。结果表明:采用搅拌摩擦焊可以获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头,强度可达到225 MPa,基本接近铝合金侧母材的强度,焊缝接头获得良好的机械连接和冶金连接。针对铝钢搭接的接头形式构建了组织模型,将接头分为搅拌扩散区、机械结合区和冶金结合区,揭示了铝钢搅拌摩擦搭接焊的连接机理。     

铝铜超声波焊接接头组织、性能及电阻研究

用紫铜和1060铝合金进行超声波焊接,对焊接接头表面形貌、界面中心温度峰值、界面特性、接头力学性能和电阻进行分析。结果表明:过高的焊接压力不利于工件连接;界面中心峰值温度最高约为330℃,说明超声焊接属于固相焊接;界面处发生较大的塑性流动,铝侧和铜侧均出现互渗,在接头边缘区域尤为明显,存在明显机械互锁;在焊接参数为0.3 MPa、1.5 s、50%时剪切强度最大,达24.19 MPa;界面连接处硬度约为45HV～90HV,超过铝母材硬度。研究焊后电阻与焊接质量关系,基于电阻的无损检测可用于超声波焊接的初步质量评价。     

铝合金与T2铜脉冲加压扩散连接研究

采用脉冲加压真空扩散连接工艺对铝合金5083与T2铜进行连接,利用扫描电镜和EDS对焊接接头的微观组织及元素扩散行为进行研究。结果表明,在焊接压力为2～5 MPa、焊接温度为540℃下保温60 min的工艺下,焊接接头最高抗拉强度为197 MPa,试样拉伸断口呈脆性断裂特征。     

铜铝异种金属激光焊接焊缝成形和组织

用IPG YLS-1500型光纤激光器对TU1镀镍无氧铜和6061铝合金进行激光搭接焊试验,探究焊缝成型及显微组织,通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析接头的组织形貌。结果表明:接头成型良好,铜铝充分融合,焊缝横截面处有明显的铝向铜侧扩散。铝侧熔合线到焊缝中心,先形成珊瑚状的亚共晶组织Al₂Cu+Al Cu,而后是平行排列的板条状Al₂Cu和块状Al Cu,最后为紧密排列的块状Al Cu和Al₄Cu₉。由于熔池溶液的流动,熔池中出现了不规则的"T"形晶粒。接头的剪切力达铜母材拉伸力的43.0%,为脆性断裂,接头内生成的Al₂Cu和Al₃Cu₄金属化合物是导致裂纹扩展的主要原因。     

钛/镍/不锈钢脉冲加压扩散连接接头组织及力学性能研究

为抑制钛/不锈钢脉冲加压扩散连接接头界面产物的过度生长,降低界面脆性相对接头性能的不利影响,选用Ni做中间层对Ti和不锈钢进行扩散连接实验。利用扫描电镜、能谱分析、万能拉伸试验和XRD对脉冲加压扩散连接钛/镍/不锈钢接头显微组织和力学性能进行研究。结果表明:在钛/镍界面生成了Ti2Ni、Ti Ni和Ti Ni3金属间化合物层,在镍/不锈钢界面生成了Ni-Fe固溶体;当连接时间为90 s时,接头强度达到最大值,为360 MPa;在拉伸载荷下,接头沿钛/镍界面Ti2Ni和Ti Ni层发生断裂;接头断口形貌为大量的解理条纹,说明接头呈脆性。     

铝/铜合金自冲铆接头性能的研究

以铝合金AA5052、铜合金H62为研究对象,分别制备铜-铝、铝-铜两种自冲铆接头,探究两者静力学关系。通过静力学试验,测试接头静失效强度,计算其能量吸收值,从宏观角度分析接头失效行为。结果表明:铜-铝接头在成形质量、最大静失效载荷和能量吸收3个方面均优于铝-铜接头。与铜-铝接头相比,铝-铜接头成形质量波动较小;两种接头的失效模式均为铆钉从下板拉脱,上板出现不同程度的翘曲。两组接头下板损坏程度不一,铜-铝接头下板铆接孔边沿出现金属层撕裂和塑性变形。铝-铜组接头下板铆接孔四周金属塑性变形较小,金属表面完好。     

06Cr19Ni10不锈钢CMT焊接接头组织与性能的研究

通过拉伸试验、弯曲试验、脉动拉伸疲劳试验、硬度试验以及金相显微组织分析,对1.5 mm厚06Cr19Ni10不锈钢的冷金属过渡焊焊接接头的组织与性能进行研究。结果表明:06Cr19Ni10不锈钢冷金属过渡焊焊缝的δ铁素体含量约为8.0%;焊缝组织为网状、骨架状δ铁素体均匀分布在奥氏体基体上;冷金属过渡焊焊接接头具有良好的弯曲性能、拉伸性能,平均抗拉强度为684 MPa;焊缝中心硬度值为230HV,硬度值由熔合线向焊缝中心逐渐提高;焊接接头(保留余高)的疲劳强度为251 MPa。     

泡沫铝部分填充铝管的弯曲性能研究

对泡沫铝合金部分填充方形铝管三点弯曲性能进行研究。研究发现:泡沫铝部分填充管承受的弯曲载荷和吸收的能量与空铝管相比有显著的提高,变形模式从单褶皱模式变为多褶皱模式;泡沫铝部分填充管承载能力和能量吸收能力随着泡沫铝孔隙率的减少而提高,但是达到极限载荷的位移变短;与全填充管相比,泡沫铝部分填充管仍然可以承受较高的载荷,同时有效降低结构的总质量,只有当填充长度大于有效填充长度时,泡沫铝提高铝管承载能力的作用才能充分发挥;部分填充管对空铝管的弯曲载荷相对提高量随铝管壁厚减小而增大。     

锂电池Cu/Al极耳超声波焊接接头组织与性能

对厚为0.3 mm的Cu/Al箔片进行超声波焊接,通过扫描电镜(SEM)、3D景深显微分析和显微硬度仪等研究焊件接头的显微组织,测试焊接接头的硬度、剥离力及剪切力。结果表明:随焊接能量增大,接头剥离力和剪切力也增大,铝侧至铜侧硬度上升,焊接能量为600 J时,接头剥离力和剪切力达最大值,为145.8、487.8 N,焊接能量继续增大,接头剥离力和剪切力减小。焊接能量为300、750 J时,界面易产生孔洞缺陷,其是接头力学性能下降的主要原因。     

等离子喷涂Al65CU23Fe12涂层的组织与性能研究

采用等离子喷涂方法在AZ31镁合金表面制备一层Al65Cu23Fe12涂层以改善其表面性能。通过OM、XRD及EDS等分析方法,分析了涂层热处理前后的组织及性能。结果表明:等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层组织由Al65Cu20Fe15准晶相和Al(Cu,Fe)相两相组成;经过T4和T6处理后,相组成没有发生变化,T6处理使准晶相含量明显增加,由喷涂态的31.3%(原子分数)提高到40.4%(原子分数);Al65Cu23Fe12涂层的硬度与其准晶含量呈正比,T6态下的准晶含量最多,硬度最大,达到752.8HV0.1,比喷涂态提高了22.2%,远远大于AZ31基体的硬度;涂层的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.22～-0.79V,自腐蚀电流密度=21.5～58.7A/m2)远高于基体的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.6V,自腐蚀电流密度=135.8～242.7A/m2)。热处理使涂层和基体的耐蚀性能降低。     

粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能

通过室温拉伸试验和扫描电镜观察与分析,研究不同铍铝配比对粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着铍含量的增加,铝含量的降低,铍铝合金的弹性模量、抗拉强度、屈服强度显著升高,延伸率降低。合金的断裂模式受成分配比的影响不大,断裂是由铝相的韧窝断裂和铍相的解理断裂构成的混合型断裂。铍铝合金实质上是由纯铍和纯铝构成的颗粒增强复合材料,可通过不连续颗粒增强复合材料的唯象模型对不同铍铝配比铍铝合金的弹性模量及应力-应变响应进行较为准确的预测。