重载铁路铸造高锰钢辙叉制造技术

文中利用金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析、布氏硬度计等对多个高锰钢辙叉焊接接头着色渗透探伤后呈现的缺陷进行了分析。结果表明,中间焊接材料及中间焊接材料−钢轨钢熔合线附近产生的缺陷是由中间焊接材料中存在奥氏体‒铁素体相界裂纹或奥氏体沿晶裂纹引起的,化学成分波动、基体强度低以及焊接过程引入的残余应力是导致这些沿晶裂纹产生的主要原因,中间焊接材料−高锰钢熔合线附近产生的缺陷主要位于高锰钢一侧,高锰钢中的铸造微观缩松及磷共晶是这类缺陷形成的主要原因。为提高高锰钢辙叉焊接接头质量,在完善去除焊接残余应力的基础上,选用高强度单相奥氏体不锈钢,提高高锰钢铸造质量并严格控制杂质元素含量是主要途径。

     

Inconel 690带极电渣堆焊熔敷金属力学性能

以M310核电机组CRDM上部Ω密封结构为研究对象,开展了凸面异形结构ERNiCrFe-7A堆焊层裂纹控制的研究,研究了收弧电压、收弧衰减时间对弧坑裂纹的影响,研究了焊接电流、电弧电压、焊接速度等焊接工艺参数对高温失塑裂纹（DDC）的影响。结果表明,弧坑裂纹和DDC是主要的裂纹形式;增强焊接保护效果、控制衰减时间及采取合理焊接顺序可以防止弧坑裂纹;采用合适焊接热输入,可以避免ERNiCrFe-7A在凸面异形结构堆焊过程中产生DDC。

     

紫外光对铝合金焊接接头腐蚀行为的影响

针对拐角激光焊接存在的因加减速及光斑重叠引起的能量累积问题,提出一种基于时间和空间维度、同时考虑焊接比能量与能量密度分布的功率随动控制策略,控制拐角处的能量分布,优化拐角处的焊接质量. 借助于MATLAB软件分析了拐角处的激光焊接热输入和能量密度分布,优化了激光功率和焊接速度之间的匹配关系. 基于团队自主研发的激光振镜焊接控制系统,以3003铝合金为研究对象进行不同拐角条件下的拐角焊接质量优化试验. 结果表明,采用基于时间和空间维度的功率随动控制策略可有效改善拐角处焊缝的表面形貌,保证焊缝的均匀性,同时,在不影响熔深质量的前提下,有利于抑制拐角处的缺陷生成,提高焊缝的整体质量.     

航空发动机机匣动力学研究进展与展望

解决K4951合金的熔焊修复是实现新一代航空发动机机匣研制的关键.针对K4951合金中的难熔元素含量高、可焊性较差的问题,本文根据该合金的成分特点,通过调整母材中的沉淀强化元素和固溶强化元素,设计出7种成分的焊丝,并利用扫描电镜、透射电镜、电子探针和热力学软件等研究手段分析了合金元素对焊接接头的裂纹敏感性和持久性能的影响.结果表明,在母材成分的基础上提高焊丝中B元素含量至0.04%,接头的裂纹敏感性显著增加,焊缝金属加工即断裂;提高Nb元素含量可提升晶界液膜的愈合能力,有效的降低焊缝样品的焊接敏感性,接头的持久寿命由15 h提升至41 h;降低Cr,Mo元素的含量可以在一定程度上提高的合金的裂纹敏感性,使接头的持久寿命提升;提高Al元素的含量,同时调控Nb,Cr,Mo等元素可有效抑制裂纹形成,并提升了焊缝金属的高温服役性能.研究结果可为后续沉淀强化镍基高温合金的焊接性研究提供一定的参考价值.     

高功率光纤激光深熔焊接匙孔的形貌特征

光纤激光深熔焊接羽辉由匙孔内激光致蒸汽喷发所致,对焊接过程存在严重的负面影响. 文中通过改变匙孔内激光致蒸汽的喷发特征,研究羽辉对光纤激光深熔焊接过程的影响规律. 结果表明,随着焊接速度的提高,沿焊接方向的匙孔口长度逐渐增大,匙孔前壁的倾斜角则逐渐减小. 该现象导致孔内激光致喷发蒸汽的特征发生变化：底部摆动羽辉的喷发方向逐渐沿焊接反方向偏离激光束,狭长形羽辉的高度则逐渐降低直至消失;羽辉对焊接熔深的负面影响也逐渐减小直至消失,但飞溅数量逐渐增多,焊缝表面成形则逐渐恶化. 进一步分析表明,匙孔前壁激光致蒸汽的喷发方向变化是底部摆动羽辉的喷发方向和狭长形羽辉高度均发生改变的主要原因;提高焊接速度可降低羽辉对焊接过程的负面影响,但匙孔前壁激光致蒸汽对匙孔后壁的冲击作用将导致孔口沿焊接方向的长度变大、飞溅增多、焊缝表面成形质量变差.     

焊接电流对镁/镀锌钢TIG熔-钎焊接头显微组织与力学性能的影响

采用TIG熔-钎焊焊接方法,以镁合金焊丝为填充材料,对镁合金与镀锌钢进行连接实验,并分析热输入量对接头显微组织和力学性能的影响.热输入量过小会阻碍镁/钢界面反应层的形成而使得焊缝难以焊合,热输入量过大又会促进焊缝内部脆性第二相的长大,降低接头力学性能.接头强度随着焊接电流和焊接速度的增大都呈现先上升后下降的趋势,电流为70 A时强度达到最大,该值接近AZ31B母材的88.7%.此时断裂发生于焊缝熔焊区,断面出现大量韧窝和撕裂棱,呈现出塑性断裂特征.     

飞秒激光加工参数对RB-SiC表面形貌的影响

目的 揭示飞秒激光加工参数对反应烧结碳化硅(Reaction-Bounded Silicon Carbide,RB-SiC)表面形貌的影响规律。方法 通过改变激光能量密度和有效脉冲数,研究RB-SiC表面烧蚀槽的形貌变化规律,确定飞秒激光加工RB-SiC的去除机理。采用扫描电镜、共聚焦显微镜、X射线能谱仪和拉曼光谱仪分析RB-SiC烧蚀前后的表面形貌演变行为。结果 激光能量密度在0.62~10.48 J/cm²时,Si富集区域形成凹陷结构,SiC颗粒区域形成周期性结构(Laser-Induced Periodic Surface Structures,LIPSS),周期约为970 nm。随着激光能量密度的增加,凹陷结构扩大加深,表面球形纳米颗粒增多,烧蚀槽宽度呈对数增长。有效脉冲数在69~ 1 379,Si富集区域的去除量高于SiC颗粒区域的去除量。随着有效脉冲数增加,烧蚀槽深度显著加深,凹陷结构扩展成深坑结构,飞溅至烧蚀槽外侧的纳米颗粒聚集成团簇物,由Si、SiC和非晶态SiO2构成的沉积物在烧蚀槽边缘形成堆积层。结论 降低激光能量密度能够减少RB-SiC表面凹陷和纳米颗粒,有助于提升烧蚀形貌的一致性。增加有效脉冲数会促进烧蚀槽底部深坑结构的产生,进而扩大Si与SiC去除量之间的差异。     

石墨/紫铜低温连接接头界面组织和性能分析

石墨与金属焊接是实现材料性能优越化的有效途径。从介绍石墨与金属焊接技术需求和难点出发,重点综述了石墨与铝合金、铜合金以及其他合金钎焊、扩散焊连接领域的研究进展,总结了钎焊、扩散焊技术实现石墨与金属有效冶金结合的机理,分析了活性钎料在钎焊过程中的作用以及润湿性研究成果,简单概括了石墨与金属的连接性能,最后指出了当前焊接存在的问题、钎焊和扩散焊技术未来的发展方向,为进一步深入研究及工程应用提供理论基础及技术支撑。

     

Cr3C2对激光选区熔化316L合金组织及力学性能的影响

目的 研究添加Cr3C2颗粒对激光选区熔化316L合金的硬度、强度及耐磨性能的影响。方法 采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术制备316L合金及10%(质量分数)Cr3C2颗粒增强316L合金(Cr3C2/316L),通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、维氏显微硬度计、双立柱电子万能试验机和摩擦磨损试验机分别对2组合金试样的组织结构、硬度、拉伸性能以及耐磨性能进行测试与分析。结果 316L合金主要由γ-Fe相组成,Cr3C2/316L合金中除γ-Fe相外,还存在Cr23C6和Cr3C2相。316L和Cr3C2/316L合金的显微组织均由柱状晶和等轴晶组成,Cr3C2/316L的组织中等轴晶比例增多,且组织产生了细化。Cr3C2/316L合金的显微硬度为327HV0.1,相比316L合金(265HV0.1)增加了23%。Cr3C2/316L合金的屈服强度和抗拉强度分别为687 MPa和1 029 MPa,较316L合金均提高了约50%。Cr3C2/316L合金的磨损率相比316L合金减小了50%。结论 在SLM过程中,由于添加的Cr3C2颗粒在激光选区熔化316L合金过程中所产生的非自发形核和提高过冷度的作用,促使了316L合金组织发生明显细化和等轴化。添加的Cr3C2颗粒所产生的细晶强化、沉淀强化和固溶强化作用,使316L合金的硬度、强度和耐磨性都得到有效提升。     

某耐候钢桥锈层稳定化处理技术的探索

文中对闪光焊接在铁塔用耐候钢上的应用展开研究,闪光焊接是通过焊接面的短路进行加热,加载顶锻变形过程界面上动态再结晶形成焊缝。焊接件经退火后,焊缝与热影响区均得到与基体相近的珠光体+铁素体组织,焊接试样与基体力学性能趋于一致。耐候钢闪光焊接无需引入其他焊料从而保证了焊缝与基体化学成分相同,并可通过热处理消除焊缝与基体之间组织差异,获得焊缝与基体力学性能的一致性。这对于无涂装输变电铁塔应用,闪光焊接一方面保证了焊接构件机械性能稳定性,另一方面避免了焊缝与基体之间因组织成分差异所带来的较大电位差,在自然环境下导致电化学腐蚀,从而满足耐候钢焊接构件免涂装服役性能要求。