西南技术工程研究所 高强精密惯性轴向摩擦焊技术

正利用飞轮储能,通过两焊件接触面的相对高速旋转摩擦将机械热能转化为热能,实现轴向连接的一种固相焊接技术。该技术可实现全自动化焊接、焊接质量好、生产效率高,绿色、环保。具有25T、60T、130T惯性轴向摩擦焊机。适用于高温合金与钢、不锈钢/渗碳钢等异种材料的焊接,镍基合金与钢焊接接头强度≥755MPa,不锈钢与渗碳钢焊接接头强度≥590MPa,焊件合格率达95%以上。     

西南技术工程研究所 高强精密惯性轴向摩擦焊技术

正利用飞轮储能,通过两焊件接触面的相对高速旋转摩擦将机械热能转化为热能,实现轴向连接的一种固相焊接技术。该技术可实现全自动化焊接、焊接质量好、生产效率高,绿色、环保。适用于高温合金与钢、不锈钢/渗碳钢等异种材料的焊接,镍基合金与钢焊接接头强度≥755MPa,不锈钢与渗碳钢焊接接头强度≥590MPa,焊件合格率达95%以上。适用于多焊接界面构件同次焊接成型,焊后钢活塞长度公差≤±0.2mm、同轴度≤Φ0.2mm、尺寸精度高,内外环焊缝抗拉强度达到600MPa以上。     

惯性摩擦焊在航空发动机上的应用

本文概述惯性摩擦焊的特点,说明发动机转子部件常用材料的焊接性能、力学性能和冶金性能,介绍惯性摩擦焊在航空发动机上的应用现状。     

铝/钢异种金属轴向摩擦焊研究现状

焊接作为常用的材料成型手段因其制造的接头具有高密封性和高强度而备受关注,异种金属连接得益于焊接技术的发展,其在工程领域中的应用逐渐增多.利用焊接方法制造铝/钢复合结构已成为近年来的研究热点,与熔化焊和钎焊相比,轴向摩擦焊作为一种固相连接技术存在独特优势,即焊接圆截面异种金属.但经过众多国内外学者研究发现,若要获得优质的铝/钢轴向摩擦焊接头,需要严格控制焊接参数或同时采用附加工艺措施,否则铁-铝脆性金属间化合物降低接头力学性能的问题依然严重,与此同时靠近焊缝的铝材由于受摩擦热与摩擦扭矩的双重影响也易发生组织和性能变化.本文结合国内外文献总结了铝/钢轴向摩擦焊焊接接头的宏观与微观特征、组织与性能特点及其调控方法、焊接参数制定原则,最后对铝/钢轴向摩擦焊的未来研究方向进行了简要分析.     

TC4钛合金惯性摩擦焊焊缝微观组织形成的研究

利用光学显微镜、扫描电镜、薄膜透射电镜研究了惯性摩擦焊缝组织的形成。结果表明，焊缝组织沿径向有较大的变化。心部为细小的等轴组织，焊口为片状组织，从心部到焊口形成了Ｖ字形焊缝。     

K447A+GH4169惯性摩擦焊工艺试验研究

本工作针对铸造高温合金K447A+变形高温合金GH_4169异质材料惯性摩擦焊接(IFW)接头的微观组织和力学性能进行分析,结果表明,K447A+GH_4169惯性摩擦焊接头飞边主要由GH_4169一侧产生;GH_4169及K447A一侧在界面近域均形成了细小再结晶区,热处理后焊缝组织中析出细小的γ′相,GH_4169一侧焊缝中δ相几乎全部溶解,热力影响区中δ相部分回溶,时效处理后无明显析出现象;界面元素浓度检测结果显示在结合界面处形成了元素扩散过渡区。GH_4169+K447A惯性摩擦焊接头的抗拉强度与K447A相当,高温持久性能测试试验时间超过75h。     

镁合金搅拌摩擦焊技术的研究进展

搅拌摩擦焊技术是近十几年发展起来的,适合于低熔点合金的一种新型焊接方法。由于镁合金具有密度小、比强度高、尺寸稳定性好等特点,目前镁合金的搅拌摩擦焊已经引起了越来越多的关注。综述了国内外镁合金搅拌摩擦焊接技术的研究现状,包括镁合金与同种及异种合金的连接技术,并展望了镁合金搅拌摩擦焊技术的发展趋势。     

FGH96合金惯性摩擦焊过程材料流动行为的数值模拟

利用DEFORM软件建立了FGH96合金惯性摩擦焊的三维有限元分析模型,研究了焊接过程中的轴向缩短量变化及材料塑性流动行为的规律.数值模拟结果表明,随着焊接时间的增加,试件轴向缩短量的变化幅度呈现先增加后减小的趋势,这与摩擦界面上材料的流动速度变化规律相同;当焊接过程达到稳态后,摩擦界面两边界附近的材料主要向界面外流动,而中心区域的材料流动方向主要与试件旋转方向相同.     

轴肩直径对6061铝合金搅拌摩擦焊轴向力的影响

目的 降低搅拌摩擦焊接过程中的轴向力,选择直径合适的轴肩,提高搅拌摩擦焊的焊接效率以及接头性能。方法 设计并使用了3种不同轴肩直径的搅拌头（9,12,15 mm）对6061铝合金进行焊接,记录并分析焊接轴向力的变化,观察焊缝表面形貌及微观组织,选择合适的轴肩直径。结果 “轴向力-时间”曲线上下起伏,当轴肩直径为15 mm时,曲线呈现较大的起伏;随着轴肩直径的减小,焊接轴向力也随之减小,当焊接速度为95 mm/min,搅拌头旋转速度为1500 r/min时,轴肩直径为9 mm的搅拌头所产生的平均轴向力最小,最小值约为2311 N;9 mm轴肩焊接所形成的焊缝表面形貌光滑,飞边量少;轴肩直径越小,焊核区晶粒尺寸越细小,当轴肩直径为9 mm时,焊核区晶粒尺寸为9.77 μm。结论 在相同的焊接参数下,选用9 mm轴肩所产生的轴向力小,焊缝表面形貌优,焊核区晶粒尺寸细化,接头力学性能好。     

外加辅助条件搅拌摩擦焊技术研究进展

搅拌摩擦焊(FSW)是一种应用广泛的固相连接技术,但仍存在部分材料焊接难度较大、接头晶粒较粗、异种材料FSW接头内金属间化合物(IMC)难以调控和接头力学性能有待进一步提高等问题,严重阻碍了FSW技术的发展.在传统FSW基础上添加辅助条件能有效克服传统FSW的不足,提高FSW接头的质量.传统FSW过程产热量有限,导致部分材料在焊接时搅拌头磨损严重且轴向力大,焊接效率低,甚至无法进行有效焊接.在焊接前添加预热措施或焊接时加入超声波辅助,可增加焊接材料的软化程度,有效降低焊接过程中搅拌头的磨损,减小焊接时的轴向力,提升焊接效率.针对传统FSW接头晶粒粗大的问题,利用超声波的机械振动作用破碎接头中已形成的再结晶晶粒,同时超声波提供的能量能够增大接头内位错密度,有效地抑制晶粒粗化;外加冷却辅助能够迅速带走焊接过程中产生的热量,使接头快速冷却,缩短晶粒生长时间,抑制晶粒长大.对于异种材料FSW,接头内生成的IMC大部分为脆硬相,是接头断裂的裂纹源和裂纹扩展路径,添加超声波辅助将已形成的IMC破碎并抑制IMC生成;外加冷却方式提高了接头的冷却速率,抑制IMC生长.为了进一步拓展FSW的应用领域,在传统FSW基础上添加了焊前预热、超声波和冷却条件等辅助手段,这对提高接头性能有一定作用,外加辅助条件能软化焊接材料,减小材料流动阻力,改善材料的流动性,避免焊缝缺陷的产生,获得良好的连接界面,有效地提升接头性能.本文从外加辅助条件的有益效果角度对外加辅助条件FSW技术进行了总结,综述了不同辅助条件下FSW在焊接过程、晶粒细化、IMC控制和性能提升方面的国内外最新研究进展,分析了不同辅助方式起到有益效果的基本原理,以期为FSW技术的研究者提供参考.     

惯性摩擦焊接技术及其在航空工业领域的应用

惯性摩擦焊接技术作为先进的固相焊接工艺,以其独特的技术优势在高性能材料、特殊结构的连接上得到了广泛应用,现已成为航空发动机转子部件制造的核心技术。近年来航空发动机向着高性能、轻量化的方向发展,对惯性摩擦焊接技术的运用提出了新的挑战。国内外研究者围绕惯性摩擦焊接开展了大量的工艺及基础理论研究,部分结果已经在新型航空发动机转子部件的制造上成功运用。阐述了国内外惯性摩擦焊接工艺及其基础理论的研究进展,并介绍了该技术在航空领域的实际应用。     

高温合金用的激光搅拌摩擦焊技术

美国橡树岭国家实验室与电力研究所合作开发出一项搅拌摩擦焊技术（FSW），利用激光作为热源加热旋转装置。     

超声振动强化搅拌摩擦焊技术的研究进展

针对笔者团队前期发明的超声振动强化搅拌摩擦焊(Ultrasonic Vibration enhanced FSW,UVeFSW)新工艺,从设备研发(超声振动装置的设计、超声振动参数的表征)、工艺试验(焊缝成形、微观组织、显微硬度、拉伸性能、疲劳性能)与机理探索(焊接载荷、焊接热循环、材料流动和组织演变)3方面,综述了UVeFSW新工艺的研究进展。结果表明,通过直接向搅拌头前方的待焊接工件上施加超声振动能场,改善焊缝成形,减少或消除焊接缺陷,拓宽焊接工艺参数窗口以及提高接头性能。     

外加能量辅助搅拌摩擦焊技术的研究进展

搅拌摩擦焊接已经成为材料成形领域主要的固相连接工艺技术。在简要回顾搅拌摩擦焊及其衍生焊接技术研发现状的基础上,综述了近年来国内外开展的第二能量辅助搅拌摩擦焊的研究现状,主要包括激光、电弧、感应、电流、超声等能量辅助搅拌摩擦焊技术。进而着重综述了超声振动辅助搅拌摩擦焊的研究进展,介绍了目前出现的3种超声振动在搅拌摩擦焊中的施加方式。最后,对外加能量辅助搅拌摩擦焊下一步的研发方向进行了展望。     

铝/镁异质金属搅拌摩擦焊技术研究进展

汽车轻量化是实现燃油汽车节能减排、新能源汽车增程降耗的有效手段,已成为汽车工业可持续发展的必经之路.多材料混合车身在兼顾安全与成本的基础上,通过轻质材料和先进制造工艺的合理使用来降低车重,是目前汽车轻量化的主流研究方向之一.作为铝、镁资源大国,发展铝?镁混合车身结构及相应的连接技术是符合我国国情的汽车轻量化解决路径.然而,氩弧焊、电阻焊、高能束焊等熔焊技术难以制备高质量铝/镁异质接头,液态焊材剧烈反应在连接界面处形成的粗大晶粒和Al?Mg金属间化合物极易造成接头发生组织恶化、性能下降等问题.搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)是一种新型固相焊接技术,其通过搅拌头产生的摩擦热促进金属材料的塑性变形以提高其互相混合程度,从而实现焊材的连接,在铝、镁异种合金的连接方面具有广阔的应用前景,被誉为"焊接史上的第二次革命".本文从接头成形过程与微观组织、焊接工艺对接头性能的影响、接头性能的改善方法三个方面总结了铝/镁异种合金FSW技术的研究进展,针对搅拌头结构优化、超声振动辅助FSW、添加中间层或钎料、复合焊接技术等接头性能改善的最新研究结果,展望了常规和改型FSW技术未来的重点研究方向,旨在为铝、镁异种合金的连接及高质量铝/镁异质接头的设计与制备提供参考.     

摩擦焊技术在不锈钢内衬油、套管中的应用

采气工程中油、套管的腐蚀问题是关系到气井安全生产的重大问题。油、套管因腐蚀而造成井喷或泄漏事故时有发生,现在普遍的研究方向是采用不锈钢内衬技术,核心问题是解决管体与内衬间的密封防腐问题,本文介绍的方法是采用摩擦焊技术制造带有密封装置的油、套管。     

搅拌摩擦焊接技术基础及其工程应用

搅拌摩擦焊(FSW)是最近十几年才发展起来的一项新的连接技术,焊接的材料非常广泛.在焊接时材料不熔化,减少和消除了因金属熔化带来的冶金反应的复杂性,因此特别适合焊接活性金属或两种物理和化学性质相差悬殊的材料.利用搅拌摩擦焊技术,已对高温活性金属、低熔点金属、复合材料、异种金属或合金等材料进行了焊接性能实验研究和工程应用研究,对核工业使用的铍-铝合金、铜合金核废物容器箱体也进行了焊接.利用摩擦搅拌技术还能细化金属材料的晶粒和增强硬度.     

适用于机器人焊接的搅拌摩擦焊技术及工艺研究现状

集绿色化与智能化于一体的机器人搅拌摩擦焊技术具有极高的焊接柔性,在工业生产中受到广泛重视与应用。从减小搅拌摩擦焊接过程中的轴向力方面入手,对一些低轴向力且适用于机器人搅拌摩擦焊的技术方法进行了综述,同时,对能够进一步降低搅拌摩擦焊过程中轴向力的搅拌摩擦焊工艺进行了分析,并对机器人搅拌摩擦焊的发展进行了展望,以期拓宽机器人搅拌摩擦焊的应用范围。     

中科院宁波技术与工程研究所在宁波奠基

据媒体报导，中国科学院宁波材料技术与工程研究所日前在浙江宁波奠基。这是中国科学院在浙江省设立的第一个研究所。新组建的中科院宁波材料技术与工程研究所是一个集基础性、前瞻性研究、应用研究和促进科研成果转化与规模产业化于一体的综合性研究机构。     

中国科学院与浙江省共建宁波材料技术与工程研究所

中国科学院与新江省人民政府共同组建“中国科学院宁波材料技术与工程研究所”(简称宁波材料所)签约仪式4月20日在抗州隆重举行。