Al-0.2Sc-0.04Zr超耐热变形铝合金高温流变行为

在应变速率为0.001~5 s~(-1)、变形温度为440~600℃条件下,在Geeble-1500D热模拟试验机上对Al-0.2Sc-0.04Zr(质量分数/%)变形铝合金开展单向热压缩试验,研究其高温流变行为。结果表明:流变应力随变形温度的减小和应变速率的增加而增大,应力曲线经历线性-硬化阶段、抛物线-动态回复阶段、完全动态再结晶-稳态变形阶段;压缩变形后试样中间部位的组织呈条带状,晶粒沿垂直于压缩方向被压扁和拉长,再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高和应变速率的减小而增大;建立的Z参数-Arrhenius型本构方程对Al-0.2Sc-0.04Zr合金峰值应力的预测平均相对误差率仅为7.428%;该合金较高的热变形激活能(642.575 kJ/mol)和应变指数(13.810 5)与第二相粒子Al3(Sc,Zr)有关。     

基于超声波焊接工艺的AZ31B接头组织及力学性能研究

AZ31B镁合金易氧化、耐蚀性差,为避免高温对其焊接接头质量的影响,用超声波焊接工艺制备镁合金焊接接头,研究不同焊接能量下接头界面温度、接头形貌及力学性能。结果表明：随焊接能量增加,焊接接头界面温度和塑性变形单调增加且出现了波浪状、漩涡状形貌,当焊接能量达3 500 J时接头处出现明显裂纹;接头显微硬度随焊接能量增加先增后降,焊接能量为500、1 500、2 500、3 500 J时,界面结合区的硬度比母材分别提高17%、25%、33%、28%;随焊接能量增加,接头剪切力在2 500 J达到峰值后降低,接头断裂形式由界面断裂转变为沿焊接区域边缘断裂。     

焊接电流对ZM6镁合金薄壁件焊接接头组织和性能的影响

以ZM6镁合金薄壁铸件为研究对象,通过OM、SEM观察和显微硬度以及拉伸性能测试等分析测试手段,研究焊接电流对焊接接头质量的影响规律。研究发现:随着焊接电流的增大,焊缝区的晶粒尺寸减小,显微硬度增大;而焊接接头的抗拉强度随电流的增加呈先缓慢增加后减小的变化趋势;随焊接电流的增大,焊接裂纹的敏感性也随之增加。     

高氮钢复合焊接接头氮含量和气孔控制方法研究

为解决高氮钢熔焊过程中出现的气孔和氮损失问题,采用激光-电弧复合焊接技术对高氮钢进行焊接试验。研究了保护气体成分、焊丝成分和超声振动对焊接接头气孔率和氮含量的影响。结果表明：当保护气体为Ar+N₂时,随着保护气体中N₂比例的增大,焊缝氮含量升高,气孔率呈先降低、后升高的趋势;当向Ar+N₂中添加2%的O₂后,氮含量和气孔率明显升高,且随着N₂比例的增大,焊缝氮含量增多,但气孔率呈无规律变化;随着焊丝氮含量的增加,焊缝氮含量呈先升高、后降低趋势,气孔率呈先降低、后升高趋势;随着超声功率的增加,焊缝氮含量略有降低,气孔率呈先降低、后升高趋势;适当的保护气体和焊丝成分可提高焊缝氮含量的同时并能够抑制焊缝气孔形成,超声功率为180 W时抑制气孔效果最好。     

焊接电流对低密度钢焊接性能的影响

为研究不同焊接电流对焊接低密度钢的金相组织、显微硬度、切应力及拉伸性能的影响,用200、190、185 A电流焊接低密度钢.结果表明:焊接电流越小,晶粒越细,对组织影响越大,热影响区晶粒增大;显微硬度最高处为熔合区,最低处为焊缝区;显微硬度随焊接电流增大先增后减;焊接电流为190 A时,切应力最大,为120 N,随结合宽度增大,切应力增大;焊接电流为190 A时焊后力学性能最好.     

喷丸对2219铝合金TIG焊接残余应力的影响

用不同喷丸参数对2219-T8铝合金TIG焊接接头进行强化处理。用X射线衍射仪(XRD)、盲孔应力仪(MTS3000)检测试样喷丸前后残余应力场。结果表明:喷丸处理前,垂直于焊缝的横截面,纵向应力呈不规则"几"字型分布,表现为焊缝附近区域存在较大残余拉应力,远离焊缝的母材区接近零应力状态,随试样厚度增大,残余应力峰值增大;喷丸处理后,垂直于焊缝的横截面表面应力呈不规则"V"型分布,表现为焊缝附近区域产生较大残余压应力。在相同丸径情况下,玻璃丸较钢丸表面压应力更大。喷丸处理后,焊缝内部有限范围内压应力呈不规则"S"型分布。对相同材质弹丸,随弹丸直径增大,压应力层深度逐渐增大。在相同丸径下,钢丸较玻璃丸压应力层和峰值更大,且随钢丸直径增大,残余压应力峰值所在位置逐渐内移,其值逐渐增大。     

铝合金焊接SRDW和LTSH新工艺研究

该文利用焊接热模拟技术,对高强铝合金在不同焊接热循环作用下,其力学性能变化规律性进行了较系统的研究,提出了高强铝合金接头弱化因子的新观点,并首次提出从力学角度,利用反焊接应变理论,研究随焊碾压法(SRDW)和低温同步加热法(LTSH)防止高强铝合金焊接热裂纹的新观点。实验结果表明:SRDW与LTSH法是减小或消除结晶时在脆性温度区间的力学致裂因子——“收缩应交”的有效方法。研究高温应变规律、合理确定有效“施力区”,是至关重要的。试验结果证明:采用此法可以减少和完全防止热裂纹的产生;并能明显提高接头的性能。首次研制成功试验用HNJ-1焊接同步碾压机和低温同步加热装置。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金高温压缩断裂行为研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金两种形状试样在温度为400~450℃、应变速率为1s-1、变形量为28%~77%条件下的热变形行为进行研究。研究结果表明:试样形状导致试验合金应力状态不同,对热压缩断裂行为产生明显影响;法兰试样产生纵裂,圆锥试样产生与轴线呈45°角方向斜裂;锥形试样真应力-应变曲线中出现稳态流变阶段,应变增大,曲线再次上升;法兰试样流变应力呈线性上升趋势;法兰试样内整体晶粒变形均匀性较差,圆锥试样变形均匀,存在明显的变形流线。     

圆环坯料约束镦粗载荷理论解析与仿真研究

引入结构参数进行镁合金圆环约束镦粗过程中成形载荷理论解析与仿真研究。结果表明:随摩擦因数的增大和结构参数的减小,成形载荷均呈现增大趋势;当恒定结构参数为0.37和应变速率为0.1 s-1,随变形温度升高,约束镦粗过程中的载荷曲线呈现整体降低趋势;当恒定温度为380℃和应变速率为0.1 s-1,不同毛坯结构下成形载荷随时间变化呈现成形载荷升至峰值之前,随坯料的结构参数减小呈下降趋势,而成形载荷升至峰值后出现波动下降趋势。     

TC11合金β相区大应变热变形行为及组织研究

利用热模拟试验机,在温度为1020～1080℃和应变速率为0．001～70 s~(-1)范围内对TC11合金进行真应变为1．2的大应变等温恒应变速率压缩试验,获悉高温塑性流动的应力-应变关系曲线特征,并对变形前后的微观组织进行观察。结果表明:流动应力随应变速率升高和温度降低而增加,但前者比后者对流动应力的影响更为显著;在所研究的温度范围内,当应变速率大于10．0 s~(-1)时,变形组织主要为拉长的β晶粒;当应变速率在1．0～0．01 s~(-1)之间时,变形试样分别发生部分动态再结晶和完全动态再结晶;当应变速率为0．001 s~(-1)时,变形试样以动态回复为主。为获得良好的变形组织,热加工区域以温度在1020～1050℃,应变速率在0．01～1．0 s~(-1)范围为宜。     

6061-O铝合金搅拌摩擦焊研究

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对6mm厚的6061-O铝合金板材进行对接,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析母材和焊接接头的显微组织和断口形貌,并测试其拉伸性能和显微硬度。结果表明:焊接速度v为300mm/min时,当搅拌头旋转速度n低于800r/min,6061-O铝合金FSW接头出现明显的未焊合缺陷;当转速提高到1200r/min,接头缺陷消失,接头拉伸性能与母材接近。在所选工艺参数下获得的FSW接头硬度均比母材高,最高点均出现在焊核区;断口分析表明,断裂均为韧性断裂,且位置均出现在远离接头的前进侧热影响区。     

AZ31激光-MIG复合热源焊接参数对焊缝形貌的影响

通过焊接工艺试验,研究10、27mm厚AZ31镁合金在CO2激光-MIG电弧复合热源焊接过程中焊接参数对焊缝形貌的影响。结果表明,在复合热源焊接中,焊缝熔深随焊接电流和激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小。当焊接电流为120~150A,激光焊接功率为2500~3500W,焊接速度为500~1000mm/min,热源间距为1~2mm,离焦量为0~1mm时得到较好的焊缝形貌。     

5083铝合金搅拌焊接头力学性能研究

用自行设计的Flared-TrifluteTM搅拌头对2mm厚的5083铝合金板材进行搭接搅拌摩擦焊实验,通过测量焊接接头的单向剪切拉伸强度和接头各区域材料的硬度。结果表明:当旋转速度为1800r/min,进给速度为30mm/min,接头的拉伸剪切强度可以达到200.12MPa;相邻的第二道焊接没有对第一道焊缝硬度分布产生影响。     

铝合金的搅拌摩擦焊工艺研究

搅拌摩擦焊是一种新型的固态连接技术.采用搅拌摩擦焊技术成功地实现了厚度为3mm铝合金板材的对接、角接及园筒纵缝的焊接.分析研究了试验过程中搅拌焊头的形状、尺寸及焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头质量的影响.试验结果表明,对于厚度为3mm的铝合金板材,圆柱形搅拌焊头的最佳设计尺寸是:搅拌焊针的直径为3mm,肩部的直径为9mm.采用该焊头在旋转速度为1800～2000r/min,焊接速度为1.22～1.85mm/s的范围内,压力为218N时施焊,可获得质量良好的焊接接头.     

单位线能量对搅拌摩擦焊接头形貌的影响

采用铝箔作为标示材料,采用不同的焊接参数进行搅拌摩擦焊试验,并观察焊缝表面和横截面形貌。结果表明:焊缝的表面和横截面形貌与焊缝的温度场有关,在焊接压力一定下,焊核随着线能量即n/v比的增大而先增大后减小。当焊缝的线能量一定,焊核的形貌与温度场的梯度有关,焊接速度越小,温度梯度越小,参与塑性变形的金属越多,从而形成的焊核越大;而当焊接速度越快,焊缝金属与其周围的金属形成较大的温度梯度,使得焊缝周围的金属无法协同搅拌针附近的金属协同变形,同时由于受搅拌针的旋转剪切作用,导致焊缝内部组织出现疏松缺陷。     

5052铝合金CO2激光- MIG复合焊接工艺对焊缝成形的影响

以10 mm厚的5052铝合金为研究对象,研究CO2激光-MIG复合焊接工艺参数对其焊缝成形的影响规律。结果表明:焊缝熔深及熔宽随电弧电流的增加先增加后减少而后再增加,随激光功率的增加逐渐增加,随焊接速度的增加迅速下降;热源间距对焊缝熔深影响较大,对焊缝外观形貌影响很小。在He气中加入Ar气对改善焊缝表面成形和咬边等有明显的效果,随着加入的Ar气量增大,效果越明显;加入少量的Ar气有利于提高焊缝熔深,过量反而降低焊缝熔深。激光功率低于1 500 W有轻微咬边,在2 500 W有激光"匙孔"现象出现;当焊接电流为130～145 A、激光功率为3.5～4.5 kW、焊接速度为1～2 m/min、离焦量为-1～0 mm、热源间距为2～3 mm、Ar气流量为5～15 L/min、He气流量为10～20 L/min时,得到较好的焊缝形貌及焊缝熔深。     

AZ31B镁合金TIG焊焊接裂纹的产生及其特征分析

在厚度为8.0 mm 的AZ31B 镁合金板材上分别进行钨极氩弧焊 TIG 自熔焊和斜 Y 型坡口添丝焊焊接裂纹试验,研究焊接裂纹的产生原因和扩展特征,分析镁合金材料的裂纹敏感性。试验结果表明,在自拘束条件下,自熔焊焊缝区焊后立即产生焊接热裂纹,斜 Y 型坡口添丝焊焊缝区在焊接电流为170 A 和180 A 的情况下出现焊接热裂纹。自熔焊焊接热裂纹是沿晶扩展,添丝焊焊接热裂纹是沿晶与穿晶的混合扩展,裂纹在扩展过程中都存在分叉裂纹。未出现裂纹的焊接试件放置48 h 后仍然没有观察到任何形式的延迟裂纹。     

搅拌头结构形状对焊缝性能影响的研究

搅拌头是搅拌摩擦焊的关键技术。采用圆柱形搅拌头,进行铝合金薄板对接搅拌摩擦焊工艺试验。试验过程中,通过改变搅拌头肩部及搅拌针的尺寸,分析其对焊接过程及焊缝质量的影响。结果表明:对于厚度为3 mm的铝合金板材,当采用搅拌针直径为3 mm、肩部直径为9 mm的圆柱形搅拌头施焊,在合理的焊接工艺参数下施焊,可获得质量良好的焊接接头。     

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。     

焊接工艺参数对A-TIG焊的焊缝成形影响

研究了奥氏体不锈钢A-TIG焊和普通TIG焊在焊接工艺参数不同时对其焊缝成形的影响。试验结果表明;在相同的焊接工艺参数下,与普通TIG焊相比,涂活性化焊剂的A-TIG焊的焊缝熔深有显著增加,而熔宽明显减少;在涂敷的活性化焊剂成分和涂层厚度相同时,与普通TIG焊一样,A-TIG焊的焊缝熔深也是随焊接电流的增加或焊接速度的减少而增大的。