2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝X射线影像特征及其形成原因

对6 mm厚2219铝合金进行了搅拌摩擦焊接,并利用X射线对焊缝进行检测,同时截取了焊缝横向及纵向金相试样进行对照分析,观察焊缝发现：位于焊缝前进侧区域存在一条明显亮线,焊缝纵向存在呈周期性断续分布的白色月牙状夹杂。分析认为,受搅拌摩擦焊热-力作用以及材料塑性流动的综合影响,在前进侧形成强化相的异常聚集与长大,同时受原材料强化相尺寸及分布特征影响,形成不均匀的月牙形夹杂,但夹杂厚度较小,且与基体形成冶金结合,聚集相对焊缝力学性能无显著影响。     

轨道车体自动化搅拌摩擦焊接技术研究

轨道列车车体生产采用搅拌摩擦焊接技术进行铝合金型材的拼接,传统焊接控制需要人工对焊接深度和焊接位置进行实时调整,当焊接行程变长后,不仅增加了工人劳动强度,且焊接效率低下,质量不高。为解决该问题,采用辅助焊接技术对焊接控制进行升级,通过恒压力控制技术自动检测焊接深度并进行自适应调节,实现焊接Z向深度的自动控制;通过激光跟踪扫描技术实时检测焊缝位置,实时自动调整焊接Y向位置;最终结合数控编程,完成无人干预一键焊接,实现轨道列车车体产品的自动化焊接。实践应用表明,单块产品的焊接时间由1 h缩短至40 min,焊接质量合格率由原来的约87%上升至约95%。     

Ti60/TC17异种钛合金惯性摩擦焊接头组织性能研究

采用惯性摩擦焊技术焊接Ti60/TC17钛合金,并对焊态/热处理态接头进行组织和性能分析;焊接过程中,有粘流态金属滴落,两侧金属材料熔合较好,且接头焊缝处飞边形貌呈现不规则曲线状,缩短量达4.2 mm,轴向错边小于0.3 mm;焊缝界面两侧区域均发生了动态再结晶,焊缝区显微硬度值较高,越远离焊缝位置显微硬度值越低;焊态下,焊缝处组织为针状α板条和等轴晶粒组成,两侧热机影响区有明显的流线形貌;热处理后,焊缝处针状α板条细化,次生α相增多,再结晶晶界明显,两侧热机影响区流线形貌消失;通过接头拉伸性能测试,焊态/热处理态试样室温拉伸断裂位置均发生在TC17侧,断口形貌呈典型解理断裂,焊态下,平均抗拉强度为978.5 MPa,达母材的92.06%,热处理后,平均抗拉强度为1 076.5 MPa,提升98 MPa,超过母材抗拉强度,这说明热处理有利于将组织内的残余应力释放,同时易于析出针状α相,进而提高接头力学性能。     

Si-Al固溶对Ti3AlC2陶瓷300℃干摩擦行为的影响

利用元素粉体热压烧结工艺制备了具有不同Si固溶含量的系列Ti₃Al_1-xSi_xC₂(x=0.2、0.4、0.6)陶瓷材料,采用X射线衍射技术及Rietveld结构精修对所得产物的结构及相组成进行了分析,利用共聚焦显微镜、扫描电子显微镜研究了产物的表面形貌和晶粒结构,使用球-盘型摩擦实验机评估了材料的干摩擦行为。结果表明,Si的引入极大细化了Ti₃Al_1-xSi_xC₂陶瓷的晶粒,并降低其相纯度。随着Si加入量的增加,大量Ti₅Si₃和Ti C杂相出现,Ti₃Al_1-xSi_xC₂陶瓷的硬度逐步提升。而当Si加入量为0.4时,所得Ti₃Al_0.6Si_0.4C₂陶瓷表现出了最低的摩擦系数(COF),为0....     

钛合金表面等离子喷涂Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层的高温摩擦磨损性能

目的 研究温度对钛合金表面Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层摩擦磨损性能的影响,探讨涂层在高温下的摩擦磨损机理。方法 采用大气等离子喷涂技术(APS)在TC4钛合金表面制备Al2O3-40%TiO2(AT40)陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)和能量分散谱仪(EDS),对AT40陶瓷涂层中的微观形貌和物相进行定性分析。借助维氏显微硬度计,研究 AT40陶瓷涂层在常温下的截面显微硬度分布规律,以及高温下的显微硬度。采用多功能摩擦磨损试验机,测试AT40陶瓷涂层在200、350、500 ℃下的摩擦磨损性能,并进行原位在线自动3D形貌表征。结果 AT40陶瓷涂层呈典型的热喷涂层状结构,各相分布均匀,涂层结构致密,平均显微硬度相较于TC4钛合金基材提高了81%。AT40陶瓷涂层在200、350、500 ℃下的高温硬度分别为513HV0.3、463HV0.3、448HV0.3。在200、350 ℃时,AT40陶瓷涂层的平均摩擦系数分别为0.18±0.02和0.38±0.03,磨损率分别为(7.8±0.01)×10^–5 mm³/(N.m)和(37.2±0.01)×10^–5 mm³/(N.m),涂层具有优异的抗高温摩擦磨损性能。500 ℃时,涂层的平均摩擦系数和磨损率分别为0.77±0.02和(134.4±0.01)×10^–5 mm³/(N.m),磨痕深度和磨损体积大幅增加,耐磨性能降低。结论 AT40陶瓷涂层在200 ℃和350 ℃的磨损机制主要为微区脆性断裂,在500 ℃时的磨损机制表现为裂纹扩展引起的分层剥落和轻微磨料磨损。     

搅拌摩擦加工改性冷喷涂6061铝合金涂层的断裂行为

采用搅拌摩擦加工(FSP)对冷喷涂(CS)6061铝合金涂层进行表面改性,研究了改性后涂层的微观组织变化对其在静态和动态载荷下断裂行为的影响。结果表明,FSP改性后的6061铝合金涂层颗粒边界消失,缺陷基本消除,晶粒显著细化,平均晶粒尺寸为3.1μm,极限抗拉强度和伸长率分别上升19%和1730%。静态载荷下CS和FSP试样分别呈现脆性和韧性断裂。动态载荷下,相比CS试样,FSP试样的循环周次显著提升,断口表面具有单一疲劳源,断口分区明显,呈疲劳断裂特征。FSP后涂层缺陷的消除抑制了断裂的产生,提高了涂层强度,晶粒细化提供了更多晶界,阻碍了裂纹扩展,延长了断裂时间。     

317L/FH40复合板在不同温度下摩擦-腐蚀耦合作用机理研究

针对在极地环境使用的特殊海水-海冰摩擦-腐蚀耦合作用环境,使用UMT-2型多功能摩擦磨损实验机分别测试了新型FH40级低温钢板、抗海水腐蚀性能优异的317L不锈钢以及两种钢板焊接部位在不同条件下的往复摩擦-腐蚀耦合行为;使用金相显微镜、白光干涉仪以及扫描电子显微镜表征了钢样的显微组织形貌和磨痕形貌。结果表明：随着环境温度从20℃降低到-20℃,FH40钢及焊缝处的摩擦系数和磨损量都明显增加,而317L不锈钢变化不大;值得关注的是,在海水环境中进行摩擦测试时,可见317L不锈钢的整体损失量远远低于FH40钢及焊缝处的,证明317L不锈钢可应用于极地破冰船船体外表面。另外,使用电化学阻抗、极化技术测试了钢材耐蚀性能,以期确定低温环境对复合钢板耐蚀性的影响。结果证明复合板焊缝处在常温及低温条件下,腐蚀速率皆低于FH40低温钢,两种钢板复合仍保持良好耐蚀性。     

不同周期渗银后表面型抗菌不锈钢的组织及性能

选用银作为抗菌元素,使用双辉离子渗金属技术及活性屏渗氮碳的复合技术,进行不锈钢表面改性,以期获得长效抗菌表面型不锈钢。文中重点研究了复合工艺中的渗银处理周期对材料组织及性能的影响。试验使用扫描电镜获得样品形貌;能谱检测元素含量;使用压痕及划痕试验定性测量膜层结合力;进行摩擦磨损试验并计算磨损率;进行腐蚀试验评价耐腐蚀性能。渗银及氮碳共渗复合处理的结果发现,一周期试样的膜层结合力优于两周期试样;两种工艺下的试样在进行划痕试验,膜层足以对抗50 N载荷,不致磨穿;一周期及两周期试样的磨损率较未处理不锈钢试样均有所降低;一周期试样的耐腐蚀性能明显优于两周期的。     

镍基复合材料涂层的激光熔覆制备及表征

利用激光熔覆技术在在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备了NiCr/Cr3C2-MoS2-BaF2复合材料耐磨自润滑涂层,采用X衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）分析了熔覆层的物相组成及显微组织,采用显微硬度计测试了涂层沿层深方向的显微硬度分布,并在室温环境下对涂层进行干滑动摩擦磨损试验。结果表明：涂层主要由γ-( Ni,Fe)共晶化合物、碳化物硬质Cr7C3、CrS以及少量的MoS2润滑相和少量BaF2组成,熔覆层的显微硬度平均值约为783 HV0.2,是基体的2.44倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,磨损率约为基体的1/5。磨损过程中产生的润滑氧化膜有利于提高其耐磨损性能。     

实现装配焊接的双主轴摩擦焊机的研究

根据微型汽车传动轴轴管叉焊接总成的相位精度和长度精度要求,结合摩擦焊工艺特征,研究设计了一种双主轴相位摩擦焊机。该焊机可同时完成两道焊缝,实现了轴管叉焊接总成的装配焊接。通过小批量焊接试验和对焊件的综合考核,验证了所设计制造的双主轴相位摩擦焊机在实现轴管叉焊接总成装配焊接的精度和稳定性,既降低了成本又提高了效率。