SiCp/6061Al复合材料激光表面熔化及合金化显微组织与耐蚀性

为提高颗粒增强铝基复合材料耐蚀性，对ＳｉＣｐ／６０６１Ａｌ复合材料进行激光表面熔化和激光表面合金化。结果表明：激光表面熔化后，因熔化层中形成大量耐蚀性低的针状Ａｌ_４Ｃ_３相及Ａｌ_４ＳｉＣ相而使激光表面熔化层耐蚀性降低，以Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ粉末为原料对ＳｉＣｐ／６０６１Ａｌ复合材料进行激光表面合金化后，合金层耐蚀性明显提高。     

新型陶瓷刀具材料JX－2－I界面结构的实验研究

利用ＴＥＭ和电子衍射图谱分析，研究了新型陶瓷刀具材料ＪＸ－２－Ｉ的界面微观结构。ＴＥＭ分析表明，ＪＸ－２－Ｉ刀具材料的界面结合状态较好，Ａｌ＿２Ｏ＿３／ＳｉＣｗ界面上形成了具有较高强度的“钢筋混凝土”结构，在Ａｌ＿２Ｏ＿３／ＳｉＣｗ和Ａｌ＿２Ｏ＿３／ＳｉＣｐ界面上没有剧烈的化学反应发生；通过ＴＥＭ和电子衍射图分析，发现在Ａｌ＿２Ｏ＿３的晶粒边界上有尖晶石（ＭｇＡｌ＿２Ｏ＿４）生成，这有利于控制Ａｌ＿２Ｏ＿３晶粒的长大，提高复合材料的强度。     

新型复相陶瓷刀具材料JX—2—I的界面结构及其对材料性能的影响

本文利用ＴＥＭ研究了新型复相陶瓷刀具材料ＪＸ－２－Ｉ的界面结构，结果表明，在ＪＸ－２－Ｉ中Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｗ（氧化铝／碳化硅晶须）界面和Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｐ（碳化硅颗粒）界面结合良好，形成了具有较高强度的微观结构，发现在ＳｉＣｗ，ＳｉＣｐ和Ａｌ２Ｏ３晶粒上均有位错产生，在ＳｉＣｐ和Ａｌ２Ｏ３上有孪晶产生，分析表明，位错和孪晶的产生均吸收大量的断裂能，提高材料的断裂韧性，改善ＪＸ－２－Ｉ材料的整体     

Ti-6Al-4V合金SiC粉激光表面合金化组织与耐磨性

利用预涂ＳｉＣ粉的方法对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金进行激光表面合金化实验,制得了以ＴｉＣ和金属间化合物Ｔｉ_５Ｓｉ_３为增强相的耐磨复合材料表面改性层,合金层硬度及在二体磨料磨损与滑动磨损条件下的耐磨性均大幅度提高。表明利用ＳｉＣ粉激光表面合金化是提高钛合金耐磨性的一种有效方法。     

新型复相陶瓷刀具材料JX－2－Ⅰ的界面结构及其对材料性能的影响

本文利用ＴＥＭ研究了新型复相陶瓷刀具材料Ｊｘ－２－Ⅰ的界面结构，结果表明，在Ｊｘ－２－Ⅰ中Ａｌ＿２Ｏ＿３／ＳｉＣｗ（氧化铝／碳化硅晶须）界面和Ａｌ＿２Ｏ＿３／ＳｉＣｐ（碳化硅颗粒）界面结合良好，形成了具有较高强度的微观结构；发现在ＳｉＣｗ、ＳｉＣｐ和Ａｌ＿２Ｏ＿３晶粒上均有位错产生，在ＳｉＣｐ和Ａｌ＿２Ｏ＿３上有孪晶产生；分析表明，位错和孪晶的产生均吸收大量的断裂能，提高材料的断裂韧性，改善ＪＸ－２－Ⅰ材料的整体性能。     

SiC颗粒增强Al—Si复事材料中的SiC及其界面

以常规ＴＥＭ为工具，对ＳｉＣｐ／ＺＬ１０９复合材料中ＳｉＣ颗粒及其界面进行了研究，除观察到大量α型六方６Ｈ ＳｉＣ外，还观察到少量α型六方４Ｈ和菱形１５Ｒ ＳｉＣ。观察到的都是单一的ＳｉＣ／Ａｌ及ＳｉＣ界面，无论是ＳｉＣ／Ａｌ或ＳｉＣ／Ｓｉ界面，界面清洁，结合紧密，无孔洞，无反应过渡层。     

γ-TiAl金属间化合物合金激光熔敷高温自润滑耐磨复合材料涂层

以 Ｎｉ８ＯＣｒ２０、Ｃｒ_３Ｃ_２、Ａｒ、ＣａＦ_２／ＢａＦ_２四元混合粉末为原材料,利用激光熔敷技术在ｒ－ＴｉＡｌ金属间化合物合金Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｃｒ－２Ｎｂ表面上制得了以ｒ一ＮｉＣｒ为基体、以初生Ｍ_７Ｃ_３及Ｍ_（２３）Ｃ_６为耐磨相、以弥散分布颗粒Ａｇ、ＣａＦ_２或ＣａＡｇＦ_４为自润滑相的高温自润滑耐磨复合材料涂层,涂层显微硬度大大提高且与基体呈冶金结合。     

铝硅合金激光熔凝处理后的电化学腐蚀现象

利用２ｋＷＣＯ２激光器对不同合Ｓｉ量的ＡＩ－Ｓｉ合金进行了搭接扫描熔凝处理，通过ＳＥＭ和ＴＥＭ对激光熔凝处理后Ａｌ－Ｓｉ合金的组织结构进行了观察，通过测定在不同介质条件下的阳极极化曲线，讨论了激光熔凝处理对ＡＩ－ｓｉ合金耐蚀性的影响。结果表明，激光处理可改善Ａｌ－Ｓｉ合金在１０％Ｈ２ＳＯ４和１０％ＨＮＯ３溶液中的耐蚀性，而对Ａｌ－Ｓｉ合金在１０％ＨＣｌ和５％ＮａＣｌ溶液中的耐蚀性没有明显的促进作用。     

新型陶瓷刀具材料JX—2—I组合增韧补强机理的实验研究

本文研究了新型陶瓷刀具材料ＪＸ－２－Ｉ（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｐ／ＳｉＣｗ）的力学性能，同Ａ（Ａｌ２Ｏ３），ＡＰ（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｐ），ＡＷ（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｗ）和ＪＸ－１（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｗ）材料相比，ＪＸ－２－Ｉ具有较高的抗弯强度（σｂｂ）和断裂韧性ＫＩＣ，研究结果表明，在ＪＸ－２－Ｉ陶瓷刀具材料中确实存在增韧补强原协同作用，陶瓷刀具材料ＪＸ－２－Ｉ的主要增韧机理是界面解离，裂纹偏转和晶须拔     

激光表面熔覆SiCp/Ni-Cr-B-Si-C涂层的组织演化及其相确定

运用激光熔覆技术在ＡＩＳＩ１０４５钢表面制备了３０ｖｏｌ－％ＳｉＣｐ／Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ－Ｃ涂层。ＳＥＭ和ＴＥＭ观察分析表明：ＳｉＣｐ在熔覆过程中完全溶解;涂层结合区组织为共晶结构;涂层组织由初生石墨球Ｇ,分布在γ－Ｎｉ固溶体枝晶中的Ｍ２３（Ｃ,Ｂ）６细小网状树枝晶以及少量Ｎｉ＋Ｎｉ３（Ｂ,Ｓｉ）层片状共晶组成;Ｓｉ在Ｎｉ固溶体中的固溶度显著增大,高达１４．４１ｗｔ－％;Ｍ２３（Ｃ,Ｂ）６含有高密度堆垛层错;Ｎｉ３（Ｂ,Ｓｉ）相具有长周期结构。     

SiCp/6061Al金属基复合材料焊缝“原位”

以Ti作为合金化元素对SiCp/6061Al金属基复合材料(SiCp/6061AlMMC)进行焊缝“原位”合金化激光焊接。研究了焊缝“原位”合金化元素Ti添加量对焊缝显微组织的影响。结果表明,采用焊缝“原位”合金化方法激光焊接SiCp/6061AlMMC,可以有效抑制焊缝中针状脆性相Al4C3的形成,并获得以均匀分布TiC,Ti5Si3等为增强相的新型金属基复合材料焊缝,焊缝“原位”合金化激光焊接是焊接SiCp/Al复合材料的一种新方法。     

铝/钢异种金属无钎剂激光填粉熔钎焊接

采用宽带激光光斑和填粉焊接技术,在不使用钎剂的情况下进行6061铝合金/镀锌钢板的熔钎焊接实验。分析测试了接头成形、焊缝组织和接头强度,并探讨了影响接头强度的因素。结果表明,采用此方法可实现6061铝合金/镀锌钢板的熔钎焊连接。选用优化的焊接工艺参数获得了成形饱满,无裂纹、气孔等缺陷的焊缝。焊缝熔宽和金属间化合物层厚度随焊接热输入量的增加而增大。熔钎焊缝中金属间化合物由Al-Fe和Al-Fe-Si系统化合物组成。拉伸试样均断裂在钎料/镀锌钢界面,接头最大机械抗力为152.5 N/mm,断口呈脆性断裂特征,钎料/镀锌钢界面为接头的薄弱环节。拉伸试样铝一侧断裂面由Al5Fe2Zn0.4和α-Al组成。焊缝熔宽、金属间化合物层厚度共同决定了接头的机械抗力水平。     

激光摆动模式对铝/钢焊接接头成形特征及组织、强度的影响

铝、钢金属在物理化学性质上的巨大差异使得铝/钢异种接头的优质连接成为焊接领域的难点。采用摆动激光热源实现了6061铝合金和316L不锈钢搭接接头的良好连接,研究了激光摆动模式、摆动频率对接头成形质量、界面组织结构及拉剪强度的影响。结果表明:摆动激光能够增加铝/钢界面的连接面积,减小接头的熔深,有效抑制焊缝中的气孔、裂纹等缺陷;同时,摆动激光能使界面温度均匀并增强对熔池的搅拌作用,降低界面处的冶金反应,有效抑制界面脆硬金属间化合物的产生;摆动激光焊接接头的界面组织主要为Fe(Al)固溶体及少量弥散分布的针状FeAl3相;摆动激光焊接接头的最大拉剪强度可达117.5 N/mm,相比于常规激光焊接接头提高了约45%,接头断裂位置为不锈钢与焊缝交界处。     

钢/铝异种金属预置Si粉的光纤激光焊接

Fe/Al难熔合、易生成Fe-Al脆性金属间化合物是钢/铝异种金属优质高效焊接亟待解决的技术难题。对厚度分别为5mm、6mm的低碳钢和铝合金板进行了对接处开设坡口、并在界面结合处预置Si粉的光纤激光焊接实验研究,通过调整焊接工艺参数和预置粉末得到成形良好的焊缝。利用卧式金相显微镜、电子显微硬度仪、扫描电镜、X射线衍射仪等设备对焊缝及母材区进行了观察与检测。结果发现:在激光功率为1.8～2.0kW,焊接速度8～10mm/s,离焦量-2.0mm,Ar为保护气体且流量为15L/min,光斑偏向钢侧距界面结合处0.2mm的工艺条件下,激光焊接钢/铝异种板材,可实现钢/铝熔合,焊接类型为热传导焊,焊缝区域晶粒细小,硬度高于两侧热影响区及母材,钢/铝结合界面分界线明显,界面处熔化金属互相扩散嵌入母材,呈齿轮式"啮合"态连接在一起。对钢/铝实施热传导焊,可有效控制熔池中Fe、Al熔化量;预置Si粉改善了焊池熔化态下的流动性,熔化金属易于在结合界面铺展,钢/铝焊缝区形成了结构稳定的Al9Si、Fe0.9Si0.1化合物,抑制了Fe-Al脆性金属间化合物的生成。     

脉冲激光在SiCw/6061A1铝基复合材料焊接中的应用

采用脉冲激光进行诱导焊接SiCw／6061A1铝基复合材料,研究了激光功率、脉冲频率、表面处理状态等工艺参数对接头强度的影响。结果表明：激光功率是影响焊缝质量的主要因素,通过控制激光束输出功率可以有效抑制熔池中SiC晶须与基体铝合金的界面反应,成功地实现SiCw／6061A1铝基复合材料的连接。     

激光焊接铝基复合材料钛的原位增强作用

本文采用激光焊接SiC_p/6063铝基复合材料,并利用Ti对焊缝进行原位增强。研究结果表明,焊缝和热影响区均较窄,焊缝中观察不到孔洞存在。对焊缝中心的微观组织分析表明,焊缝基体的晶粒非常细小,呈等轴结晶方式,焊缝组织非常致密,没有明显的微观气孔和裂纹。焊缝中已经观察不到SiC颗粒与基体在熔焊条件下发生反应生成的针状反应物Al_4C_3,而是尺寸更为细小的TiC颗粒,近似呈球形,在焊缝中分布比较均匀。整个焊接区域转变为母材是SiC颗粒增强的Al基复合材料,而焊缝主要是以TiC颗粒增强相以Ti为基体的局部区域。研究结果表明,用钛作为合金化元素通过使用原位焊缝合金化/脉冲激光焊接SiC_p/6063复合材料可以达到完全抑制在焊缝中心区形成Al_4C_3,焊缝接头强度由于快速固化的TiC等相而得到提高。     

高功率光纤激光焊接铝合金焊缝成形特征研究

为了探究铝合金高功率光纤激光焊接焊缝成形特征与规律,采用高斯光束与平顶光束对3mm厚5052铝合金进行激光对焊,对比分析了不同光束模式下的焊缝成形特征与激光功率、扫描速率对焊缝成形的影响。结果表明,平顶光束焊接主要为热导模式,熔池呈U型,易产生气孔、裂纹等缺陷; 高斯光束焊接有4种模式,随着激光功率和扫描速率的变化,4种模式相互转化,深熔焊模式下,熔池形貌呈“丁字”型; 扫描速率为20mm/s时,高斯光束有效深熔焊的下、上临界功率密度分别为8.8×105W/cm2和9.2×105W/cm2; 激光功率为2.7kW时,高斯光束有效深熔焊的下、上线能量分别为77J/mm和90J/mm; 在满足深熔焊所需功率密度条件下,线能量可作为激光深熔焊接的一个判据,线能量和功率密度对焊接模式与熔池形貌共同起决定性作用。     

高体积分数SiCp/2024Al基复合材料添加Ti-6Al-4V中间层激光焊接特性

高体积分数SiCp/2024Al基复合材料由于大量增强相颗粒的存在,在熔化焊接过程中Al基体极易与SiC颗粒反应,生成Al4C3金属间化合物,严重降低焊缝的力学性能。以Ti-6Al-4V金属薄片作为中间层填充材料,采用氩气作为保护气体,对SiC体积分数为45%的SiCp/Al基复合材料进行激光焊接,分析SiCp/Al基复合材料的焊接特性。结果表明,填充钛合金材料进行CO2激光焊接时接头组织致密,结合较好,在焊缝组织中获得了以Ti3Al为基体、Ti5Si3和TiC等反应产物为增强相的焊缝组织,所获得的最高抗拉强度为母材的50%左右。     

镁/铝异种金属激光焊气孔形成原因研究

为了研究镁/铝异种金属激光焊接焊缝气孔的形成原因,对1.8mm厚AZ91镁合金和1.2mm厚6016铝合金板材进行了激光搭接焊试验。利用场发射扫描电镜及自带能谱仪,对镁/铝异种金属焊缝中存在气孔缺陷的平均区域、内部不同区域、周围区域以及母材的微观形貌与元素的分布情况进行了研究。结果表明,元素蒸发烧损、残留母材表面的氧化膜以及母材中存在的原始微气孔是镁/铝异种金属激光焊气孔产生的主要原因;采用添加材料激光焊接技术抑制元素蒸发烧损,焊前清除镁板和铝板上下表面的氧化膜,消除镁合金板材原始氢微气孔,是防止镁/铝异种金属激光焊气孔缺陷产生的重要措施。该研究对获得低气孔率镁/铝焊接接头及提高焊接质量是有帮助的。