2#岩石硝铵炸药不稳定爆轰距离的试验研究

通过试验测试了2^#岩石硝铵炸药的不稳定爆满轰距离大约在28cm，并分析研究了炸药不稳定爆轰对爆炸焊接界面结合质量的影响规律。不稳定爆轰的最初0-6cm，炸药的爆轰压力未达到材料的动态屈强度，不能实现爆炸焊接，在不稳定爆轰的6-28cm之间，不仅可以成功实现焊接，而且结合界面的结合质量要比稳定爆轰段界面结合质量高，其界面由微波状结合依次生长为小波状结合。     

炸药爆炸速度对铝/钛爆炸焊接复合管结合界面及性能的影响

通过在粉状乳化炸药中添加不同比例密度调节剂,配制了自然堆积状态下爆炸速度范围为1450~2550m/s的低爆炸速度炸药;采用该爆炸速度炸药进行了铝/钛复合管爆炸焊接试验,结合最小碰撞速度理论,对试验结果及其界面微观结构和结合强度测试进行了分析.结果表明,该复合管爆炸焊接的合适爆炸速度约为1950~2150m/s,其结合质量能够满足后续加工要求;爆炸速度对复合管的界面结合波形影响很大,且复合管前端波幅较小,沿着爆轰传播方向逐渐增大,至末端时又变小,波形且呈现不太规则的扁平波状结合现象,分析认为主要是因为在复合管的爆炸焊接环境和爆炸产物飞散条件与复合板不同所致.     

爆炸焊接N6/45#复合板的数值模拟与实验分析

为降低使用成本,充分发挥镍材优异的耐腐蚀性能优势,选用厚度1 mm的纯镍N6作为复板、3 mm厚的中碳钢45#作为基板进行爆炸焊接试验。通过爆炸焊接窗口计算出了各动态参数,采用金相光学显微镜和扫描电镜对界面结合形貌和元素进行分析,通过拉剪试验测试复合板力学性能,并借助AUTODYN模拟了爆炸焊接过程。结果表明,爆炸点附近存在边界效应,沿着爆炸焊接方向结合界面由平直状转变为稳定的波状界面,界面附近元素扩散层厚度为20 μm,波状的扩散层增大了结合面积,有利于冶金结合,复合板剪切强度达到325.5 MPa。数值模拟结果表明,界面形貌与试验得到的界面形貌具有一致性。模拟结果表明特征点的速度和塑性变形程度与实验结果基本吻合。     

铜/钢复合管爆炸焊接数值模拟及边界效应

以铜/钢复合管为研究对象,利用AUTODYN有限元软件SPH和ALE法对爆炸焊接过程进行二维数值模拟,分析了焊接动态过程和边界效应问题,并对铜/钢复合管进行了爆炸焊接试验。结果表明,在爆轰波作用下,复管与基管发生倾斜碰撞,碰撞区域压力稳定在10⁷ kPa的数量级,在碰撞区附近出现1条塑性变形带,且复管和基管上的剪切应力相反,界面形态随着爆炸波的传播从直线变为波状,这与试验中获得的T2/316L双金属复合管的实际界面形态一致,说明有限元模型能够有效模拟双金属复合管爆炸焊接过程。数值模拟过程中边缘动态参数值均小于正常值,存在边界效应,增加复管和炸药的长度可以消除边界效应。     

钛-钢-钛三层爆炸复合板的界面及性能研究

为了研究钛-钢-钛三层复合板的微观界面和力学性能,在对两次爆炸焊接的动能损耗进行计算的基础上,利用扫描电镜及能谱分析仪对两次爆炸焊接的界面进行了研究比较;对复合板进行了显微硬度测试、弯曲强度试验和剪切强度试验。结果表明:第二次爆炸焊接时的动能损耗更大,动能经过复板向基板传递,导致首次爆炸结合界面缺陷较明显,其熔化层和熔化块数量较多,体积较大;二次爆炸结合界面呈较好的波状结合。首次爆炸焊接界面处的显微硬度高于二次爆炸焊接界面,说明首次爆炸焊接界面的塑性变形更为严重;复合板在弯曲试验中未断裂和分离,抗弯性能良好;首次爆炸焊接界面处的结合强度低于二次爆炸焊接界面,但均满足复合板强度标准。     

Nb/304L爆炸复合板界面组织分析

采用爆炸复合的方法制备出Nb/304L爆炸复合板,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱、显微硬度等实验手段,分析了爆炸复合界面的组织形貌及成分。结果表明:控制适当的爆炸复合参数可获得Nb/304L爆炸复合界面的波状结合。在界面两侧,材料产生强烈的塑性变形并引起硬度的升高。在爆炸波两侧分布有射流形成的旋涡,爆炸界面易产生熔化层。熔化区及熔化层主要由铌及不锈钢熔化、冷凝下来的Fe-Nb-Cr-Ni合金组成,在熔化区内还夹有铌、不锈钢颗粒物。在爆炸复合界面上,元素间的扩散程度很小。     

爆炸焊接TA1/Al复合管的界面及性能研究

采用爆炸焊接工艺对TA1管材及Al管进行了爆炸复合。利用SEM、XRD对复合管结合区形貌及相组成进行了研究;测试了复合管的结合强度及过渡区的显微硬度,并进行了轴向压缩、径向压扁试验。结果表明:直线状及波状界面同时存在于过渡区;过渡区域出现了明显的元素扩散现象;界面结合强度不低于纯铝剪切强度;轴向压缩、径向压扁后的复合管试样均未出现分层,说明TA1/Al复合管坯界面结合性能优异,可以承受大的塑性变形。     

铝/钛复合管的爆炸焊接试验

设计了2A12(LY12)/TA1复合管爆炸焊接所用的模具;阐述了该复合管的爆炸焊接工艺,并根据力学性能及SEM和XRD的测试结果和分析指出该复合管界面为理想的微波状结合,界面结合区未产生金属间化合物,其力学性能完全能满足使用的要求,因此,所采用的爆炸焊接工艺是可行的;另外,依据界面线扫描曲线还发现,该复合管的界面结合区中性面偏于扩散势较低的TA1管侧。     

碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板界面的显微结构

通过力学性能测定、SEM检测以及EDS线扫描分析,分别观察了焊态及退火态碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板结合界面的显微结构,研究了爆炸焊接形成的波状界面和界面间的过渡层.结果表明,该碳钢-不锈钢复合板的结合界面属于大波状结合界面,这种大波状界面并未使复合板的力学性能出现明显的降低,在爆炸焊接形成结合界面处出现了微观熔化现象,形成了一个宽度仅5μm左右的扩散过渡层.     

线状爆炸焊焊接结合界面的显微分析

采用线爆法将铝板焊接到带有沟槽的基板上,通过金相显微镜和扫描电镜对焊接界面进行了微观分析,发现沟槽及其周围区域结合情况良好,在沟槽的结合区域内有明显的过渡层和熔化块出现,过渡层中存在金属原子的扩散现象。结合区中的熔化块是由爆炸焊接时塑性变形热形成的,过渡层实际上就是两金属间的塑性变形层,而塑性变形、高温熔化和扩散现象是实现爆炸焊接的基础和必要条件。结果表明,线爆法结合沟槽工艺可作为爆炸焊接维修方法中的重要补充,具有一定的应用前景。     

耗材摩擦焊接过程热力耦合分析

以AA6061铝合金为试验对象,基于ABAQUS/Explicit建立耗材摩擦焊三维完全热力耦合模型,分析温度场、等效塑性变形场、轴向缩短量和飞边形状,结果表明,焊接温度低于材料熔点为固相连接,焊接过程塑性金属大量挤出,形成蘑菇头形状的飞边,飞边温度处于480 ℃左右;在稳定焊接阶段,前进侧温度高于返回侧,在垂直于焊缝方向上,焊棒高温区大于焊板高温区,温度分布的不均使得涂层边缘处结合不良. 高温区域趋于稳定后,轴向缩短量和时间呈近线性关系,焊接结束时轴向缩短量为7.5 mm,高温区和塑性变形区都集中在摩擦界面附近的堆积区域.     

Research on Transient Liquid Phase Diffusion Bonding of Steel Sandwich Panels Under Small Plastic Deformation

Plastic deformation was newly introduced in transient liquid phase (TLP) diffusion bonding of steel sandwich panels. The effect of plastic deformation on bonding strength was investigated through lab experiments. It was assumed that three factors, including newly generated metal surface area, deformation heat, and lattice distortion, contribute to the acceleration of interface atoms diffusion and increase of diffusion coefficients. A numerical model of isothermal solidification time was developed for TLP bonding process under plastic deformation and applied to carbon steel sandwich panels bonding with copper interlayer. A reasonable isothermal solidification time was obtained when an effective diffusion coefficient was used. Based on lab experiments, the effects of plastic deformation on interlayer film thickness and isothermal solidification time were studied through theoretical calculation with the new model. The evolution of interlayer film thickness indicates a good agreement between the calculation and experimental measurement. The results show that the isothermal solidification time is obviously reduced due to the effect of plastic deformation. Furthermore, a new steel sandwich cooling panel for heat exchanger was fabricated by TLP diffusion bonding under 13.1% plastic deformation. The test results suggest that a steel sandwich panel of inequidistant fin structure can provide enhanced heat transfer efficiency.     

日本关于固相扩散焊界面空洞收缩机理的研究

日本学者对固态扩散焊界面空洞收缩机理进行了系列研究：（1）提出了二维界面几何模型;指出界面空洞收缩是在塑性变形、粘塑性变形、界面扩散及体积扩散四大机制作用下实现的：并估算了各机制的作用大小,（2）在基于空位扩散的界面扩散的数值计算中,考虑了因界面扩散引起的刚性位移及在不同接合率下的空沿间隔2L的变化;另外还研究了空洞表面扩散快慢对界面扩散的影响。（3）首次提出了粘塑性变形机制的有限元模型,并发现在扩散焊后期拘束对空洞收缩速度有显著的抑制作用。     

铝钢复合带材异径轧制变形规律的研究

以4A60铝合金和08Al低碳钢为研究对象,利用异径轧机进行异径同速轧制,从厚度变化、硬度分布及金相组织等几个方面对薄铝复层的铝/钢轧制复合变形区的金属流动规律进行了研究分析。结果表明：铝钢轧制复合过程中铝先于钢达到稳定塑性变形,轧制复合过程中变形区可分为铝钢变形未复合区、铝钢变形复合区和钢变形区。当变形量增加到55%时,钢的硬度从约110 HV升高到210 HV,而铝层的硬度变化不大,基本保持在（40±5） HV。4A60铝和08Al钢的临界复合压下量为15%左右,当压下量超过45%时,仅发生钢的变形,而铝的厚度基本保持不变。铝层厚度与总厚度的比值（复合比）由轧前的0.054降低到轧后的0.052,说明轧制复合过程中铝的变形更大。     

钨合金的磨削加工去除机理

目的 解决钨合金磨削加工去除机理不明晰的问题。方法 基于单磨粒刻划有限元仿真、单磨粒刻划和磨削加工实验，探究钨合金的磨削加工去除机理。结果 在刻划过程中，划痕的不同位置材料的去除特性存在显著差异。在单颗粒刻划切入端，材料依次发生了塑性变形、隆起、微裂纹，再到钨相与黏结相的混杂交融。在划痕中段以材料去除为主，出现了材料微卷起和材料卷起现象，沿着刻划方向卷起现象越来越严重。在划痕切出端，划痕边缘和尾部均出现了“飞边”现象，且相较于切入端，切出端的形貌较差，实验与仿真吻合。此外，在不同相位处，材料的去除特性也存在一定不同。在钨相区域，同时存在脆性特征和塑性特征。在黏结相区域，刻划深度较浅时主要呈现塑性变形、塑性流动等特征，刻划中端深度较大时主要呈现与钨相的混杂和交融。在钨相与黏结相的相界处，相邻钨颗粒呈现不同的损伤或去除特征，且相界会阻断特征形貌的传递。最后，磨削后的钨合金表面存在单颗粒刻划痕上出现的所有去除特征，与单颗粒划痕的去除特征吻合。不同的是，磨削后划痕底部出现了区域性和放射状的裂纹。结论 钨合金的两相特性使得磨削表面的去除特征较复杂，存在塑性变形、微裂纹、微卷起、卷起、裂纹和两相交...     

管体摩擦焊摩擦变形阶段界面污物自清除的估算

通过对连续摩擦焊接机制的认识，提出了以摩擦界面污物自清除率作为评价摩擦为焊接头质量“优”、“劣”的方法，并以此为基础，结合管结构摩擦焊的特点，分析了摩擦变形过程中摩擦界面及近界面塑性区金属质点的运动规律，建立了平衡扭矩阶段界面污物清除率的数学模型，给出了二次参数一塑性区宽度的估算法。     

基于流函数法的铝合金板材异步轧制应变计算数学模型

作为一种剧烈塑性变形技术，异步轧制是提高铝合金板材变形均匀性的重要方式。但由于异步轧制中存在多变量、强耦合、非线性等特点，其厚度方向变形机制难以精准解析。为深入研究异步轧制厚度方向变形情况，建立了一种板材异步轧制沿厚度方向应变计算模型。根据轧制过程的运动学特点，变形区被分为刚性-塑性-刚性区。在此基础上对变形区边界条件进行了修正，并采用流函数法建立近真实的运动学容许速度场。根据最小能原理和线性化积分手段建立了轧制功率消耗模型，解决了计算过程中的多参量非线性耦合问题，实现了变形区边界模型的快速计算。结合速度分量与应变速率分量，最终建立了异步轧制轧后应变计算模型。为了验证理论模型的准确性进行了数值模拟与异步轧制试验。与试验结果进行对比，计算结果最大误差为13.44%，最小误差为1.33%，整体计算耗时缩减到1 s以下。模型的建立可为异步轧制板材质量调控与预测提供重要理论参考。     

气体温度对冷喷涂Ni粒子结合与变形行为的影响

利用SEM对冷喷涂工艺中不同气体温度下Ni粒子碰撞Cu合金基板后的结合及变形形貌进行了表征.结果表明,随着气体温度的升高,粒子扁平率呈渐缓趋势增加,射流面积增大,粒子的结合率提高.变形粒子内存在剪切失稳薄层、强塑性变形区和低塑性变形区等3个变形程度不同的区域.粒子与基板的结合质量主要受剪切失稳薄层控制,而变形后粒子的形状主要受塑性变形区控制.证实了绝热剪切失稳是Ni粒子与Cu合金基板结合的主要机制.     

基于压焊原理的搅拌摩擦焊匙孔填补技术

搅拌摩擦焊焊缝尾部匙孔是阻碍搅拌摩擦焊应用推广的主要问题之一,文中提出并研究了一种基于压焊原理的匙孔填补技术.以三相次级整流电阻点焊机为试验平台,2024-T4铝合金3.0 mm+3.0 mm的搅拌摩擦点焊匙孔为填补对象,具体研究了匙孔填补后各区域的硬度、微观组织及其与塞棒的连接机理.结果表明,引入压焊原理,采用电阻点焊机可以实现匙孔填补,填补后匙孔可分为熔合区、压合区、熔化区及塑性变形区,塞棒与匙孔之间的连接形式以扩散焊接形式为主,局部有熔化焊接形式,且填补过程未对匙孔周围组织及硬度产生明显影响.     

关于焊接应力变形两个问题的进一步探讨

讨论了焊缝是否存在压缩塑性变形问题和拉达伊D应力应变原理图存在的问题。指出刚刚经历熔化—凝固过程的焊缝不存在压缩塑性变形 ,一直承受拉伸塑伸变形。拉伸塑性变形区的范围要比拉达伊D的原理图上给出的大得多 ,对拉达伊D的原理图进行全面修改 ,提出新的焊接热应力应变原理图。在新原理图中 ,三组曲线分别是升温—降温、压缩—拉伸和拉伸弹性—塑性变形的分界线。将等温线所处的温度明确为熔点 ,它包围的区域为熔池。取消弹性卸载区的提法 ,改为弹性变形区。整个焊接板由弹性变形区、压缩塑性变形区、拉伸塑性变形区和熔池组成。