火药复合焊条焊接接头的微观组织及性能

为提高战场装备的应急抢修能力,以火药和2Al/3CuO系高热剂为焊接热源,开发了一种新型的便携式焊接材料——火药复合焊条,对其焊缝的组织形貌及性能进行研究.试验结果表明,火药复合焊条的焊接属于熔化焊,焊缝与基体之间存在明显的过渡区,焊缝成形良好,焊缝的抗拉强度大于400MPa,高于母材本身强度,能够满足战场应急抢修能力的需要.     

无电焊接材料的燃烧速度和燃烧温度研究

采用高放热性的铝热剂（CuO＋Al）并加入适当的添加剂,制备了便携式的无电焊接笔材料,其燃烧速度可控,且具有高的燃烧温度。研究了反应剂颗粒大小、混料均匀性等对无电焊接笔材料的燃烧性能的影响。结果表明：反应剂粒径对无电焊接笔的燃烧速度具有显著影响,随着反应剂粒径的增大,燃烧速度明显减慢。反应剂粒径和混料时间是影响单位时间放热量和混料均匀度的主要因素,因而对无电焊接笔的燃烧温度具有明显影响。在一定的混料时间下,反应物粉末具有最佳的混料均匀性。反应物粒径小且混料均匀性好的无电焊接笔材料,其燃烧温度高。     

无电焊接热循环测试研究

利用热电偶测试了无电焊接过程中同一厚度钢板不同位置、不同厚度钢板同一位置处的焊接热循环曲线,探讨了无电焊接热循环规律及焊接母材厚度对无电焊接热循环的影响。研究表明：无电焊接时,焊件上不同位置点的热循环曲线与电弧焊基本相似。但相较而言,无电焊接在加热阶段的升温速度与冷却阶段的降温速度均显著小于电弧焊。无电焊接过程中,焊件上离焊缝中心线越近,其升温速度越大,峰值温度越高,冷却速度也越大,这一变化规律与电弧焊时完全一致。无电焊接时,焊接热量沿横向的传热速度远大于其沿纵向的传热速度,这使得焊件厚度对无电焊接的影响较为显著,也是焊件厚度增加将导致焊接难度显著增大的根本原因。     

无电焊接中厚度钢板焊接接头的组织结构与性能研究

采用无电焊接方法对12mm厚度钢板进行了焊接。分析了满足中厚度钢板焊接能量要求的技术途径;利用SEM,EDS,XRD等手段观察、分析了焊缝的组织成分与显微结构;测试了焊接接头的拉伸强度、弯曲强度、显微硬度等力学性能。结果表明:在选择高放热体系基础上,通过增大焊接笔直径、减小反应物料粒径、提高压坯密度等方法,可以有效增大焊接热效率,从而满足中厚度钢板焊接能量需求;焊缝组织分为热影响区、熔合区与合金区,焊缝合金与母材间通过熔合区形成了冶金结合;焊接接头因固溶强化和析晶强化的作用,具有良好的力学性能,拉伸强度、平均显微硬度与弯曲强度分别为357MPa、186HV0.2与644MPa,达到了野战应急抢修技术要求。     

铝青铜水下湿法激光焊接焊缝成形与力学性能

为解决湿法焊接焊缝质量不高的问题,对铝青铜材料展开水下湿法激光焊接实验,利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、显微硬度仪、万能试验机分别检测和分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:铝青铜水下湿法焊接会出现大量气孔,水深增加会导致气孔增多,提高焊接速度可以改善焊缝成形质量,通过在基体表面预置自蔓延粉末能够有效减少气孔;焊缝中上部为胞状晶组织,底部为发达的树枝晶;焊缝平均硬度为240 HV,与基体相比提高了50%;拉伸试验试件均断裂在焊缝处,平均拉伸强度为235 MPa,为基体的43%。     

纳米Al2O3／聚酰亚胺耐高温应急粘接堵漏材料的研究

研究了纳米Al2O3粒子对聚酰亚胺粘接材料性能的影响.结果表明,纳米Al2O3粒子能明显提升聚酰亚胺粘接堵漏材料的粘接性能.当纳米Al2O3粒子添加量为8%～12%时,聚酰亚胺粘接堵漏材料的剪切强度可提高37%;纳米Al2O3/聚酰亚胺粘接堵漏材料在高温固化过程中,纳米Al2O3产生向粘接界面偏析现象.     

Y-La-Si3N4陶瓷的高温力学性能及氧化特征

研究了Y_2O_3和La_2O_3添加剂Si_3N_4陶瓷的高温力学性能和氧化行为。实验结果表明,其抗弯强度值可保持到1350℃,断裂韧性则随温度的升高而增加,到1350℃出现“峰”值;在120O～I350℃范围内,15mol％添加剂Si_3N_4的氧化符合抛物线规律,氧化过程主要由晶界添加剂离子和少量杂质离子的扩散控制。表面氧化产生的化合物导致表面裂纹使抗弯强度大大降低。     

超声深滚对高强铝合金超声波焊缝组织与性能的影响

采用超声深滚工艺处理了2A12铝合金、2A11铝合金的超声波焊缝,通过扫描电镜和透射电镜观察、纳米硬度测试、残余应力测试、有限元应力分析和拉伸试验等方法,研究了焊缝处理前后的组织结构和力学性能.结果表明:超声深滚处理可以去除焊缝表面的超声波焊接压痕,降低焊缝表面的应力集中.超声深滚处理后,结合界面的焊接残余应力由处理前焊接状态的56 MPa转变为处理后的-44 MPa.此外,超声深滚处理产生的塑性变形使结合界面发生进一步的动态回复,形成较为均匀的层状亚晶组织.超声深滚处理后,超声波焊缝的平均结合拉伸力提高了约36％.     

铝热焊接工艺参数优化研究

为获得最佳铝热焊接工艺参数,对拉伸试件进行了正交试验和二次通用旋转组合试验,研究预热温度、加压时间和预留焊缝3因素对接头强度的影响,进而寻求一组使焊接接头强韧性最高的焊接工艺参数组合。利用电子显微镜等对试件拉伸断口进行了分析,通过对比2种开始加压时间下试件的显微组织和性能,研究了这2种方法对接头强韧性的影响。结果表明:采用设计的铝热焊接试验装置和优化出的随焊加压致密化工艺参数,可使焊接接头获得大变形组织,从而获得高的强度和韧性。该项研究可为提高铝热焊接质量提供基础数据。     

焊条药皮组成对焊接过程中硫、磷分配的影响

通过实验和理论分析,研究了焊条药皮组成对硫、磷在熔渣—铁水间的分配(L_s,L_p)及溶敷金属中脱硫、磷的影响。结果表明:在药皮中适当增加CaCO_3及降低SiO_2有利于熔敷金属中的脱硫脱磷;而增加MgO对脱硫的作用不明显,却有利于脱磷;增加CaF_2有利于脱硫,对脱磷的作用影响不大。     

GMAW堆焊成形件的组织分析

采用熔化极气体保护焊和H08Mn2Si实芯丝材进行三维堆焊成形,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察成形件横截面的组织形貌,并分析其组织机理。结果表明：堆焊成形件的组织呈现出宏观组织整体均匀、微观组织却有循环变化的特点;堆焊成形的循环加热模式决定了成形件的微观组织呈现出循环变化的规律;而已熔敷焊道对后续焊道的预热以及后续焊道对前面焊道的后热,是造成成形件整体组织均匀的主要原因。     

基于GMAW堆焊成形的顺序焊道搭接量模型

焊道搭接量对保证三维堆焊成形过程的顺利进行以及成形件的精度都有较为重要的影响。根据焊接熔滴过渡的物理特性,建立了GMAW堆焊三维成形的顺序焊道搭接量模型,在此基础上计算了平整堆焊层的相邻两道焊道的理论间隔,采用实际焊接试验对理论模型进行了验证,得到的理论间隔为L=2/3W,并进一步计算了平整堆焊层的高度为h=H/1-θ,实际试验得到的结果与理论结果相吻合,从而为焊接成形过程的自动化奠定了基础。     

焊接工艺对GMAW堆焊焊缝区温度场影响的数值模拟

为了探索焊接工艺对熔化极气体保护堆焊快速成形零件组织性能的影响，根据材料热物理性能参数以及相变潜热与温度的非线性关系，建立了熔化极气体保护堆焊成形过程的数学模型和有限元模型，利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现了高斯移动热源载荷下的熔化极气体保护堆焊成形温度场计算，分析对比了不同焊接工艺对焊缝区温度场热循环的影响。结果表明：在其他因素一定的条件下，热输入和焊接速度对焊缝区热循环影响显著，而基板厚度对其影响较小；选择厚度约为16mm的基板，采用小于120×20J的热输入和大于10mm／s的焊接速度有望成形出性能优良的零件。     

圆柱形容器爆炸焊接数值模拟与实验

针对深空探测采样容器的特殊要求,进行爆炸焊接严实密封技术研究。利用非线性动力学软件进行铝质柱形容器爆炸焊接数值模拟,得到各种焊接初始参数的影响规律,确定较佳焊接初始参数及容器结构尺寸,并进行实验验证。实验结果表明:外盖角度为7°时,1mm壁厚外盖配4mm壁厚内圆柱或2mm壁厚外盖配6mm壁厚内圆柱,配以较合适炸药厚度,密实焊接效果较理想。研究结果为深空探测采样容器结构设计提供了较好的参考。     

焊接工艺对熔敷金属韧性的影响

探讨了改变焊接工艺对焊条熔敷金属冲击韧性的影响．研究表明：改变焊接工艺,将通过改变熔敷金属的化学成分,影响熔敷金属的强度和韧性;降低焊接线能量时,将降低熔敷金属中的氧含量及其氧化夹杂物的数量和大小,从而提高熔敷金属的韧性     

微区脉冲电阻堆焊修复冷作模具研究

应用GM—3450(B)型工模具修补机及多种合金粉末,对冷作模具的棱边磨损或崩塌进行了修复试验,方便地实现了微区脉冲电阻堆焊.对修复部位进行了金相和SEM分析.证明这种修复技术具有结合强度高、HAZ小、无变形、无裂纹的特点,为冷作模具修复提供了一种新技术.