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。     

一种Cu基自蔓延焊笔焊接Q235和45钢焊缝的组织与性能

利用研制的一种可焊接6～10 mm厚钢结构件的Cu基自蔓延焊笔,焊接了10 mm厚的Q235钢和45钢,研究了其焊缝的组织形貌和性能,发现焊缝与基体间存在熔合区,焊缝属于熔焊焊接.焊缝的拉伸强度达282 MPa,弯曲强度达628 MPa,冲击韧度为46.43 J/cm2;焊缝显微硬度达HV0.1230,熔合区显微硬度达HV0.1255.6,高于基体热影响区的硬度.     

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。     

添加剂对无电焊接脱渣性及焊缝成形的影响

针对焊接熔渣严重影响无电焊接焊缝成形的问题,通过添加造渣剂组分,研究了添加剂对无电焊接熔渣脱渣性及焊缝成形的影响。测试结果表明:添加剂的加入,使得无电焊接熔渣体系中形成多种多元化合物,并均匀、弥散地分布在Al2O3基体之中,形成规则的片层状组织,具有较好的相容性,而且通过形成多种多元化合物,使得无电焊接熔渣中的Al2O3相含量明显降低,从而显著地改善了无电焊接的脱渣性和焊缝成形性能,焊接接头的拉伸强度得到明显提高。     

铝合金-纯铝-钢复合板爆炸焊接试验及性能研究

通过设计爆炸焊接试验复合了铝合金-纯铝-钢爆炸复合板,对其界面形态、显微硬度及力学性能进行了研究。结果表明,铝合金-纯铝界面纯规则正弦波形,纯铝-钢复合板界面波形较小,铝合金-纯铝-钢复合板的界面剪切强度在75 MPa以上,爆炸复合过程中,纯铝与钢界面生成了金属间化合物,其界面处基体金属发生强烈的塑性变形。复合板变形及组织变化的结果造成复合板界面处的显微硬度最高,随着距界面距离的增加,两侧基体金属的硬度逐渐降低。     

铁基非晶厚成形涂层的制备

利用高速电弧喷涂系统制备了FeBSiNb系铁基非晶厚涂层,采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)、显微硬度计及万能拉伸试验机,分别对涂层的截面形貌、组织结构、显微硬度及拉伸应力应变进行了表征。结果表明:涂层厚度可达20 mm;涂层组织结构均匀致密,孔隙率在2.5%左右;涂层主要由非晶相及α-Fe相组成,其中非晶含量约为60%;与现有的FeBSiNb系非晶涂层相比,涂层平均显微硬度有所降低,约为826.8 HV0.1,拉伸断裂强度也有所降低,为211 MPa,而弹性应变有所提高,为0.69%。     

镁合金表面电弧喷涂Fe基非晶纳米晶涂层的性能

采用自动化高速电弧喷涂技术在镁合金基体上制备了FeCrBSiMoNbW非晶纳米晶涂层。采用Flir A20M型红外热像仪对Fe基非晶纳米晶喷涂层的表面温度场进行了实时监测。对Fe基非晶纳米晶涂层和传统的3Cr13涂层的组织结构、力学性能以及摩擦学性能进行了对比分析。实验结果表明：Fe基非晶纳米晶涂层组织致密,孔隙率低,具有相对较高的硬度和拉伸结合强度;形成了非晶相和纳米晶相组成的复合结构,使得涂层具备较好的耐磨减摩性能。     

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.     

高速电弧喷涂FeCrBSiMnNbW非晶纳米晶涂层组织及性能

研究开发了一种FeCrBSiMnNbW新型喷涂粉芯丝材,并采用自动化高速电弧喷涂技术在镁合金基体上制备了FecrBsiMnNbw非晶纳米晶涂层。对Fe基非晶纳米晶涂层和传统的3Cr13涂层的组织结构、力学性能以及油润滑条件下的摩擦学性能进行了对比分析,结果表明：与3Cr13涂层相比,铁基非晶纳米晶涂层组织更加致密,孔隙率低,具有相对较高的硬度和拉伸结合强度;形成了非晶相和纳米晶相组成的复合结构,使得涂层具备更好的摩擦学性能。     

2A12铝合金焊接接头超声冲击处理前后拉伸性能分析

为克服铝合金薄板焊接接头强度偏低、韧性不足的缺点,用ER5356焊丝对不同厚度的2A12铝合金板材进行了手工氩弧焊接,并采用超声冲击处理对焊接接头进行全覆盖强化处理。采用金相显微镜观察了处理和未处理焊接接头的显微组织结构,对接头的力学性能进行了测试分析,分析了超声冲击处理改善2A12铝合金焊接接头力学性能的机理。结果表明：铝合金焊接接头经超声冲击强化处理后,6 mm和4 mm厚板材对接接头的抗拉强度分别提高了17.4%和23.7%,延伸率分别提高了28%和44%,焊缝表层组织得到明显细化。分析认为：晶粒大幅细化、组织致密化和缺陷减少,是超声冲击处理改善铝合金焊接接头抗拉伸性能的主要原因。     

5A06薄板铝合金的手工钨极氩弧焊工艺研究

某型号产品为5A06铝合金材料,在焊接过程中易变形且焊缝强度达不到指标要求。为提高焊缝强度、满足焊接质量要求,分析了焊接过程中热输入对接头强度影响,并设计了焊接工装夹具。通过研究,确定了产品焊接所需的理想工艺参数,采用焊接工装,防止焊缝的变形,最终焊接接头强度达到指标要求。结果表明,焊接工装夹具的设计和合理的焊接工艺参数是保证和提高焊接质量的关键因素。     

超声辅助喷射电沉积Ni镀层的表面形貌及硬度

试验以直接超声方式,在喷射电沉积装置的基础上加载超声设备,分别在20℃和50℃两种镀液温度下在A3钢基体上制备了加载超声和不加载超声Ni镀层,研究了超声波及温度对Ni镀层表面形貌和硬度的影响。试验结果分析表明：在20℃条件下,超声可避免镀层裂纹的产生,提高镀层的硬度;在50℃条件下,超声可细化镀层的组织,且可显著提高镀层硬度;超声波对喷射电沉积层组织和性能的影响机理主要在于超声空化引起的析氢减少、细晶强化和加工硬度。     

45钢表面激光熔覆ND35合金涂层的组织及性能

为了修复45钢磨损装备零件,采用激光熔覆工艺在45钢表面制备了Ni35合金涂层.利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损试验机分析了熔覆层的显微组织,测试了涂层的硬度和耐磨性能.结果表明:熔覆层由γ-Ni和Ni3B两相组成;熔覆层中存在平面晶、胞状晶、枝晶等多种形态;Ni35熔覆层的硬度为450 HV,熔覆层的耐磨性是基体的2.86倍.     

45钢表面激光熔覆Ni35合金涂层的组织及性能

为了修复45钢磨损装备零件,采用激光熔覆工艺在45钢表面制备了Ni35合金涂层。利用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损试验机分析了熔覆层的显微组织,测试了涂层的硬度和耐磨性能。结果表明：熔覆层由γ-Ni和Ni3B两相组成;熔覆层中存在平面晶、胞状晶、枝晶等多种形态;Ni35熔覆层的硬度为450HV,熔覆层的耐磨性是基体的2.86倍。     

高能微脉冲表面强化修复45CrNiMoVA传动轴性能试验研究

针对某大型船用传动轴工作轴颈表面产生腐蚀坑的问题,采用高能微脉冲表面强化修复技术对试验样轴进行修复。通过拉伸试验筛选了焊丝,采用光学显微镜和显微硬度计分析了修复层的显微组织和硬度,研究了扭转条件下修复层与基体的结合强度。结果表明:Ni-818焊丝修复层与基体的结合强度高,抗拉强度为557MPa;修复层显微组织均匀、致密,硬度差异小;当扭矩为200N.m,且表面最大剪应力为438MPa时,修复层和基体之间结合良好。由此得出结论:采用高能微脉冲表面强化修复技术,使用Ni-818焊丝可实现对45CrNiMoVA传动轴的表面强化修复。     

纳米SiO_2增韧改性环氧乙烯基酯树脂的性能研究

为了对环氧乙烯基酯树脂(EVER)进行增韧改性,采用KH570硅烷偶联剂对纳米SiO2进行表面处理,考察了纳米SiO2表面改性及其质量分数对EVER力学性能的影响。经过偶联剂处理的纳米SiO2复合材料在树脂基体中具备更好的分散性和相容性,力学性能明显优于纯EVER材料和未经偶联剂处理的复合材料。纳米SiO2质量分数为3%时,纳米SiO2复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度分别比纯EVER材料提高了42.10%,43.38%和91.91%;纳米SiO2质量分数为4%时,纳米SiO2复合材料的拉伸模量比纯EVER材料提高了34.57%。通过观察冲击断面的SEM照片,分析了纳米SiO2增韧改性的作用机理。结果表明:纳米SiO2增韧改性的关键在于诱发基体产生银纹,使其对裂纹扩展起到钝化、阻碍的作用。     

提高焊接药筒焊缝质量途径的探讨

焊接钢质药筒是一种不需要大型压力设备,制作方法比较简单的钢质药筒。保证焊接钢质药筒焊缝质量是药筒强度性能的要求。而药筒环焊缝热裂纹的产生严重影响药筒的强度。因而就焊接钢质药筒环焊缝产生的原因及如何提高焊缝质量,确保药筒在射击时不发生火药气体烧蚀火炮药室等质量问题作了一些探讨。     

电力机车主传动齿轮轴油孔孔角超声冲击强化处理

针对电力机车齿轮轴油孔处萌生疲劳裂纹的问题,提出了超声冲击强化与表面抛磨复合处理齿轮轴油孔孔角的方法,并研究了处理前后齿轮轴表面完整性、组织、硬度及残余应力变化情况。结果表明:处理后的齿轮轴孔角处产生了倒角,去除了表面加工纹理,表面粗糙度降低了52.7%,表面完整性得以提高;齿轮轴孔角附近材料产生了明显的加工硬化,表层显微硬度提高了44.8%,形成了约80μm厚的超细晶和纳米晶层,并引入了较大的残余应力。表面完整性、细晶强化作用和残余应力等方面联合作用将改善齿轮轴的抗疲劳性能。     

损伤铝合金表面超声焊接界面断口分析与结合机理

采用超声焊接铝合金箔材的工艺修复处理表面腐蚀受损的2A12CZ基体,并利用Quanta200型环境扫描电子显微镜分析了截面形貌及箔材与基体之间界面表面断口的微观形貌。结果表明：从截面来看,箔材与基体之间大部分发生了焊合,界面分界线大部分消失;从机械脱开的界面断口来看,其表面微观形貌表现为鳞片状及韧窝状的典型金属型断口形貌。这说明在给定条件下,焊接部位大部分呈冶金结合。最后对铝台金箔材与铝合金基体之间超声焊接机理进行了探讨。