T2/Al 1060CMT焊接接头组织及性能研究

采用冷金属过渡焊(CMT)技术对T2和Al 1060异种金属的焊接工艺进行研究。实验选用S301焊丝采用搭接方式在不同焊接规范下得到焊接接头,对接头物相及形貌进行观察和测试,研究焊接热输入对焊缝组织、力学性能及断裂特征的影响,测试焊缝的力学性能,讨论影响焊缝金属间化合物厚度的因素。结果表明:焊接接头处生成一层致密的金属间化合物,主要成分为CuAl_2、Cu_3Al_2、CuAl和铜在铝中的固溶体;随着焊接热输入的减小,金属间化合物层厚度不断减小,但焊接热输入过小时,焊缝润湿性差;焊接接头拉伸实验断口在接头处为脆性断裂;焊缝处维氏硬度高于两侧母材。     

焊接速度对钢/铝异种金属激光深熔焊接头特性的影响

为了解决钢/铝异种金属焊接接头力学性能较低的难题,采用无任何填充材料的光纤激光深熔焊接方法,研究了不同焊接速度对钢/铝搭接接头焊缝成形、界面组织和力学性能的影响.研究结果表明,随着焊接速度从2.4 m/min增加到3.3 m/min,钢/铝接头焊缝成形不断改善,且在焊接速度为3.0、3.3 m/min时,获得良好的焊缝成形.钢/铝接头界面金属间化合物层由Fe_2Al_5和Fe_4Al_(13)相组成,且增加焊接速度明显减小Fe_4Al_(13)相的数量及界面Fe_2Al_5层的厚度.接头拉伸剪切试验结果表明,当焊接速度为3.0 m/min时,钢/铝搭接接头的机械抗力值最高达137.1 N/mm.     

一种含Re镍基单晶高温合金钎焊接头的微观组织与性能研究

采用自主研发的B-Co38钴基钎料在不同钎焊工艺下焊接一种含Re镍基单晶高温合金。利用扫描电镜、电子探针等手段分析焊缝中显微组织与元素分布,并对焊接接头进行持久性能测试,通过观察断口形貌对接头断裂机制进行分析。结果表明:随着保温时间增加,焊缝中相组成未发生改变,焊缝中心区域的B元素与W、Cr等元素反应,形成富W、Cr硼化物;随着保温时间的延长,等温凝固厚度增加,孔洞等缺陷尺寸减小或消失;初生M_(23)C_6碳化物、γ-Ni相以及Ni-Co固溶体相对钎焊接头产生强化作用;焊接60min后的接头在1120℃/98MPa条件下的持久寿命仅为1.82h,断裂位置在焊缝处,断口处可见许多微小韧窝以及撕裂棱,属于混合断裂形式。     

低碳钢与铝合金异种金属搭接激光-滚轮焊接

为了提高低碳钢与铝合金异种金属的焊接性能,采用激光-滚轮焊接工艺对低碳钢和铝合金搭接接头的焊接性能进行了研究,通过试验确定最佳工艺参数.采用激光显微镜和拉伸试验机分别分析了焊接接头组织和拉伸剪切性能.结果表明,随着激光功率的减少或焊接速度的增加,金属间化合物层厚度和接合宽度随之减小.随着滚轮压力的增加,金属间化合物层厚度随之增加.当金属间化合物层厚度为4～6μm,热输入量范围为375～800 J/cm时,拉伸剪切试样断裂位置均位于低碳钢母材侧.     

铜基镀镍料浆包渗铬层组织和性能研究

硬度低和耐磨性较差制约了铜在冶金设备领域的应用.为了提高铜金属表面硬度和耐磨性,采用镀镍料浆包渗铬技术对铜表面进行渗铬.制备渗铬层,并对其微观组织、扩散特性及显微硬度和耐磨性进行了研究.结果表明:铜表面经镀镍渗铬处理后,在镍层表面获得50μm的渗铬层,渗层组织为镍铬固溶体相;渗层硬度由外层的345 HV逐渐降低到镍镀层的120 HV和铜基体的70 HV,渗层显微硬度随铬含量的降低而降低.渗铬处理将铜和镍的摩擦系数由原来的0.8和0.6降低到0.45.     

工艺因素对铜-铝-铜复合板界面结合的影响

为了减轻导电材料的结构质量,在铝板两侧放置铜带制备出一种铜-铝-铜复合结构,采用冷轧工艺进行轧制成形.系统研究了轧制压下率和轧前表面处理对轧制复合效果的影响,对铜-铝-铜复合板结合界面进行了观察,分析了退火对结合界面的影响.结果表明,随着压下率的增加,复合板的剥切力增加.改变铜带厚度时,复合板的剥切力随铜铝厚度比的减小而增大.当铝板厚度为12 mm、铜铝厚度比为0. 06时,轧制复合效果最佳.冷轧复合前处理影响因素中,刷拭处理对复合效果影响最大,铜铝软化退火处理次之,酸碱洗处理影响最小.复合板结合界面在轧制后发生了互扩散.在250℃下进行不同时长退火时,复合板中形成了明显的扩散层.当退火时间为50 h时,复合板中出现了两层扩散层,扩散层厚度随退火时间的增加而增加.     

铜-铝-铜三层复合板内部涡流场分布研究

利用有限元分析软件ANSYS对新型铜-铝-铜三层复合板内部涡流场进行模拟计算.在铜、铝、铜三层厚度之和一定的条件下，改变复合板的电流加载和其它尺寸，得到同一复合板在不同电流加载情况下的电流密度分布，以及相同电流加载不同铜层厚度时所对应的电流密度分布，同时计算出各种情况下复合板的总阻抗.实验表明：在加载一定的情况下，流经复合板的电流和总体阻抗随着铜覆盖层厚度的增加逐渐减小，增到一定厚度以后，电流和阻抗的变化就很小了；在电压一定的条件下，随着电流频率的增加，铜铝复合板中心线处的电流密度呈变小的趋势；根据仿真得出：复合板阻抗值随电流频率的改变呈线性变化规律，该结论为实现用铜-铝-铜三层复合板取代纯铜及纯铝母线排提供了理论和设计依据.     

LY12铝合金与铜摩擦焊接性能的试验研究

对LY12铝合金与铜摩擦焊接性能进行了试验研究,并通过采用纯铝作中间过渡层探讨了改善LY12铝合金与铜摩擦焊接性的可能性.试验结果表明:LY12铝合金与铜摩擦焊接性能较差,采用纯铝作中间过渡层后,可大大改善LY12铝合金-铜摩擦焊接性能,获得高质量的焊接接头.     

Cu对铝/钢异种金属电阻点焊接头组织及性能的影响

研究了Cu对铝/钢异种金属电阻点焊的影响。结果表明,铝/钢接头具有熔-钎焊的特点,主要由熔核区和铝/钢界面区组成。熔核区主要为α-Al固溶体;界面区主要由Fe_2Al_5层和Fe_4Al_(13)层组成,是接头最薄弱的区域。Cu对界面区微观组织及接头力学性能具有明显的影响。随着纯Cu中间层厚度(0、50、100μm)增加,界面区宽度减小,接头拉剪力提高。这主要归因于Cu抑制了Al-Fe金属间化合物生长,改善铝/钢界面区的综合力学性能。因此,采用纯Cu中间层是提高铝/钢电阻点焊接头力学性能的有效途径。     

含泡沫铝防护层钢筋混凝土板的抗爆性能研究

为了研究多孔吸能材料泡沫铝对结构的防护作用,采用LS-DYNA软件对自由空气中5 kg Pentolite炸药爆炸作用下含泡沫铝防护层钢筋混凝土板的动力响应进行了数值模拟,比较分析了不同厚度泡沫铝的防护效果.结果表明,随着泡沫铝防护层厚度的增加,钢筋混凝土板的挠度变形显著减小,受到的冲击加速度幅值衰减较大,泡沫铝防护层能够有效提高钢筋混凝土板的抗爆性能;当泡沫铝防护层增加到一定厚度时,对爆炸冲击波的衰减效果不再明显.钢筋混凝土板的泡沫铝防护层厚度存在一个合理的设计值,对不同的结构进行防护设计时,需要进行相应的计算分析.     

镀锌钢板点焊焊接接头组织与性能

采用了合理的电阻点焊焊接参数对镀锌钢板进行焊接,研究了点焊参数对焊接接头组织和性能的影响,分析了焊接接头的硬度分布和拉伸断口断裂机理。结果表明,焊接接头的抗拉强度随着焊接电流和焊接时间的增加均呈先增大后减小趋势;焊缝区铁素体组织随着焊接电流的增大现象明显,而焊缝区铁素体组织却随着焊接时间的增加而变得细密;焊接接头的焊缝区的硬度均匀,且高出母材很多;焊接接头断口表现出明显的延性断裂特征。     

铜薄膜作中间层的镁铝扩散焊接

采用磁控溅射技术在变形镁合金表面沉积铜薄膜,将其作为中间层对变形镁合金和硬铝合金进行了低温扩散焊接研究.利用超声波显微镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针等对焊接接头界面区域的显微结构及物相等进行了研究.研究结果表明,在镁合金基体上沉积的Cu薄膜主要以(111)、(200)晶向上生长,薄膜表面平整、均匀、致密;在扩散焊接工艺条件焊接温度T=455℃、保温时间t=90 min、压力P=3 MPa下获得了质量较好的Mg/Al焊接接头.焊接接头界面区域由铝镁原子比分别为3∶2,1∶1,12∶17三层镁铝系金属间化合物构成,接头断裂破坏发生在镁铝系化合物层,断口呈现明显的脆性断裂特征.     

球墨铸铁和铁素体不锈钢的激光-MIG复合焊接性能

为了研究球墨铸铁（FCD450）和铁素体不锈钢（SUS430）的异种焊接性能,采用3种不同镍质量分数的焊丝对球墨铸铁和铁素体不锈钢进行激光 MIG复合焊接试验,并确定最佳焊接条件.通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、电子探针（EPMA）和维氏硬度计对焊接接头的显微组织、成分分布及硬度分布进行分析,并对焊接接头进行拉伸试验.试验结果表明,在最佳焊接条件下,通过添加3种焊丝,焊接接头无裂纹出现且焊缝成型良好.由于焊丝的作用,焊缝金属铬和镍的质量分数较高.随着焊丝Ni质量分数的增加,焊缝宽度明显减小.由于莱氏体和马氏体的存在,拉伸试样都断在FCD450侧的半熔化区或热影响区.     

颗粒体系错流微滤过程临界点研究——临界点的发现

提出了在刚性颗粒体系悬浮液的错流微滤中存在一个临界点,在该点同时存在着临界压力、临界错流速度和临界滤饼层厚度。以骨架镍催化剂和分子筛微粒为实验对象,用陶瓷微滤膜通过实验对此进行了验证。研究表明临界压力随着催化剂质量分数的增加而减小,随着错流速度的增大而增大,临界错流速度随着催化剂质量分数的增加而减小。运用提出的临界点概念对这种实验现象的膜污染机理进行了分析,认为造成以上实验现象的原因是临界滤饼层厚度的存在。     

铜铝复合棒内部涡流场分布的数值模拟

针对铜铝复合棒的导电性问题，利用有限元方法对新型铜铝复合棒内部涡流场进行了模拟计算.在铜管外径一定的条件下，改变复合棒的电流加载和其它尺寸，得到同一复合棒在不同电流加载情况下的电流密度分布以及在相同电流加载、不同铜层厚度时所对应的电流密度分布，同时计算出各种情况下复合棒的总阻抗.模拟结果表明：在加载一定的情况下，流经复合棒的电流和总体阻抗随着铜覆盖层厚度的增加逐渐减小，增到一定厚度后，电流和阻抗的变化更小；在电压一定的条件下，随着电流频率的增加，铜铝复合棒中心处的电流密度呈变小趋势.根据数值模拟得出复合棒阻抗值随电流频率的改变呈线性变化的规律，为实现用铜铝复合棒取代纯铜及纯铝棒提供了理论和设计依据.     

珍珠镀镍的电镀工艺参数优化

通过正交试验确定了珍珠镀镍的最佳工艺条件,制备出了效果优良的珍珠镍镀层,提高了镀层的珠光外观和耐腐蚀性．通过金相显微镜照片和电化学技术表征（交流阻抗技术和Tafel曲线测试）对单层珍珠镀镍、单层光亮镀镍和双层珍珠镀镍（光亮镍上施镀珍珠镍）的性能进行了对比．结果表明：双层珍珠镀镍更加均匀致密;单层珍珠镍的耐腐蚀性优于双层珍珠镀镍;双层珍珠镀镍的耐腐蚀性优于单层光亮镀镍．     

钢铝异质无铆钉粘铆复合连接胶层厚度分布

为了研究粘铆复合接头的胶层厚度对接头的成形质量和服役性能的影响,建立了无铆钉粘铆成形有限元模型,并通过实验验证有限元模型的有效性。利用有限元模型分析了接头成形后胶层的分布规律及接头成形过程中胶层的变化趋势,研究胶层厚度对接头成形的影响。结果表明:胶层厚度从接头底部中心到自锁处呈先增大后减小的趋势,其中底部圆角处胶层厚度最大;铆接过程中胶层厚度随冲头行程增加而变化;胶层厚度影响接头的自锁值与颈厚值。     

AM50镁合金的TIG焊接性研究

为研究出一套适合于AM50的TIG焊接工艺，利用TIG焊接技术研究了AM50镁合金的焊接性，并调节工艺参数进行系统焊接试验，同时，对焊接接头也进行了相关的力学性能试验；试验结果表明：焊接电流、焊接速度和气体流量均对焊接接头表面成形性和力学性能产生重大影响，并得到一套完整的焊接工艺规范.经过对其接头进行显微组织分析观察发现，焊接接头组织及第二相的变化导致接头处的拉伸强度和硬度均低于母材，并且焊缝区由基体α-Mg和附集于晶界的β-Al₁₂Mg₁₇两相组成.     

铝合金基体电沉积镍层结合强度的研究

采用一步电镀镍和特殊铝合金表面预处理方法，获得高结合强度的电镀 镍层。选用热震法测试铝合金基体与沉积镍层之间的结合强度，讨论啊铝合金电沉积镍层厚度、温度、电流密度对结合强度的影响。试验结果表明，在采用低电流密度0．2A／dm^3，镀层厚度8－15μm,电镀液温度15－25℃条件下，电镀镍层与铝合金的结合强度最高。     

CFRP加固铝的界面粘结性能

采用表面硅烷膜层技术制得了均匀厚度的硅烷膜层,并在此基础上以微波固化方式获得了碳纤维增强复合材料(CFRP)-铝构件的胶接接头,其试样的抗拉伸强度平均值为213 MPa,优于采取室温固化方式获得的接头强度平均值206 MPa.采用X射线光电子能谱仪对接头断面成分进行分析,发现微波固化试样断面氧元素的含量明显低于常温固化试样,微波固化促使接头处大量含氧极性基团如羧基、羰基基团反应充分,是接头界面粘结性能提高的重要原因.