利用红外热成像技术分析搅拌摩擦焊隧道型孔洞形成机制

隧道型孔洞是搅拌摩擦焊焊接厚板的过程中最为典型且危害性最大的一种缺陷,并贯穿于整个焊缝.研究隧道型孔洞的形成机制,通过红外热成像仪拍摄摩擦焊接过程中无轴肩搅拌针温度实时变化情况,分析搅拌针附近金属的流动情况和隧道型孔洞形成位置,利用倒锥形搅拌针急停实验验证隧道型孔洞形成位置.根据红外热成像仪拍摄数据分析搅拌针前进侧后端温度最低,说明此处金属流动性最差,隧道型孔道易在此处形成,并结合急停实验对上述推论进行实验验证.同时实验发现在搅拌摩擦焊搅拌针旋转一周这个周期内,金属温度的传递可为三种形式:摩擦产热、流动传热与扩散传热.在前端半个周期内进行摩擦产热,在后端半个周期内进行温度的传递.     

利用搅拌摩擦加工对6061铝合金进行表面改性

为了改善典型的锻造铝合金6061(LD30)的表面性能,采用搅拌摩擦加工的方法在其表面制备强化的复合层以提高其硬度和耐磨性,即在铝合金基体表面加工凹槽,填充TiN纳米粉末后,利用搅拌摩擦加工过程中强烈的塑性变形作用获得较好的粉末弥散效果,从而制备强化的金属基复合层。利用光学显微镜对搅拌区域微观形貌进行分析,测试、比较显微硬度并分析了加工区域显微硬度的变化。结果表明,核区金属在搅拌头强烈的搅拌摩擦作用下发生显著的塑性变形和连续动态再结晶,形成细小、等轴晶粒的微观组织。经多道次搅拌TiN粉末获得了较好的弥散效果,搅拌核区硬度较母材提高约HV24,较未添加粉末搅拌的核区硬度提高约HV54。热影响区由于几乎没有弥散的粉末且受到热循环作用而使硬度下降HV20。     

Ti40合金热压缩变形过程的开裂行为研究

用渗流铸造法制备了3种特殊孔结构(宽孔径范围孔结构、层状梯度孔结构、层状周期孔结构)的Al-Si12泡沫,对其吸声性能进行了研究.结果表明,相同厚度下,层数多的层状梯度孔径结构泡沫铝的吸声性能优于层数少的梯度孔径结构泡沫铝;层数多的层状周期孔结构泡沫铝的吸声性能比层数少的周期孔结构泡沫铝的吸声性能略有提高;具有4层周期孔结构的Al-Si12泡沫铝样品具有较好的吸声性能,其平均吸声系数为0.82,比常规单一孔径结构的泡沫铝的平均吸声系数提高了0.21,其原因与扩张室结构、流阻及微型谐振腔有关.     

用扩散焊进行多层不锈钢打印喷头的实体制造

探索了将真空扩散焊技术应用于分层实体制造(LOM),并对多层薄壁不锈钢做造型材料的喷墨打印喷头的分层实体的扩散焊工艺进行了研究。表明,焊后各类变形是主要的缺陷。变形类型有一侧开口翘起变形、宏观翘曲变形、表面起皱与局部塌陷变形等。焊接温度由于决定了焊合率而起着决定性作用。高的焊合率使变形控制成为可能。采用焊后冷却过程中加顶锻压力的方法,可以消除残余应力,抑制宏观翘曲变形。     

A-TIG焊电弧的动态研究

利用高速摄影技术,对在焊接区域表面内涂敷不同的单组分活性焊剂的A-TIG焊电弧形态进行记录、分析和数据处理。分析了A-TIG焊熔深增加的机理。分析表明,A-TIG电弧收缩,进而电孤力增加是其熔深增加的主要原因,而单组分活性焊荆中阳离子的电离能对A-TIG电孤是否收缩以及收缩的程度有着直接的关系。     

采用梯度结构进行石墨／金属熔覆连接

通过构造锯齿波梯度界面结构实现高强石墨与Ti-6Al-4V(TC4)的熔覆连接,并采用ANSYS有限元软件分析了接头残余热应力的分布规律.结果表明,锯齿波界面结构有效地缓解了接头热应力,获得的应力场有助于抑制裂纹扩展.采用扫描电镜和能谱分析对接头微观组织和界面元素分布进行了分析,界面区域生成约22mm厚的反应层,主要由残留石墨、TC4和反应生成的TiC、VC组成.接头界面结合良好,无裂纹出现.