复杂载荷、极端环境下焊接结构疲劳寿命预测研究综述 被引量：2

1

作者 董志波 王程程 +4 位作者 李承昆 李峻臣 赵耀邦 历吴恺 徐爱杰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期829-839,共11页

焊接接头易出现缺陷和应力集中,在疲劳载荷作用下将成为疲劳裂纹萌生和扩展的薄弱区域。与均质材料相比,接头各区域微观组织及应力局部化使得焊接结构疲劳问题进一步复杂化。区别于理想实验条件,实际焊接结构服役环境复杂,疲劳寿命预测... 焊接接头易出现缺陷和应力集中,在疲劳载荷作用下将成为疲劳裂纹萌生和扩展的薄弱区域。与均质材料相比,接头各区域微观组织及应力局部化使得焊接结构疲劳问题进一步复杂化。区别于理想实验条件,实际焊接结构服役环境复杂,疲劳寿命预测须考虑环境因素与焊接结构耦合特性。为此,对影响焊接结构的内在因素进行总结分析,从复杂载荷和极端服役环境两方面对现有焊接结构寿命预测模型进行综述,结合最新研究进展对改进焊接结构疲劳寿命评估方法提出建议。 展开更多

关键词 焊接结构 影响因素 复杂载荷 极端环境 寿命预测模型

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基于结构应力法的碳钢焊接结构疲劳评估 被引量：1

2

作者 于帮龙 王苹 +2 位作者 刘永 宋晓国 方洪渊 《电焊机》 2024年第8期64-70,共7页

焊接结构服役安全与寿命一直备受关注,在断裂力学的基础上建立的Master S-N曲线适用于不同接头形式的焊接钢结构抗疲劳设计。文中基于网格不敏感性的结构应力法对正交异性桥面板、T型接头、平板和管板焊接结构进行了疲劳性能评估。在疲... 焊接结构服役安全与寿命一直备受关注,在断裂力学的基础上建立的Master S-N曲线适用于不同接头形式的焊接钢结构抗疲劳设计。文中基于网格不敏感性的结构应力法对正交异性桥面板、T型接头、平板和管板焊接结构进行了疲劳性能评估。在疲劳评估的过程中,量化分析了焊接变形、焊缝尺寸、焊后残余应力等因素对复杂焊接结构的影响,并分别以角变形、平均应力为修正系数对疲劳数据进行修正。结果表明,正交异性桥面板结构、考虑角变形后的T形接头、考虑残余应力影响的平板和管板结构的疲劳数据均处于Master S-N曲线的两倍误差带以内,证实Master S-N曲线是焊接结构抗疲劳设计的首选曲线。 展开更多

关键词 焊接钢结构 疲劳评估 Master S-N曲线 补焊 残余应力

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火箭贮箱结构材料应用及发展现状 被引量：1

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作者 李雨 王建刚 +4 位作者 杨菊鹏 高士康 马领航 许子彦 周利 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期29-42,共14页

火箭贮箱是运载火箭的重要组成部件,但服役环境相对恶劣,在储存液体推进剂的同时还承担着复杂的结构载荷。结构材料是贮箱制造发展的根本,也是航天运载器变革的关键。本文主要介绍国内外运载火箭贮箱结构材料的应用及其发展现状,对铝合... 火箭贮箱是运载火箭的重要组成部件,但服役环境相对恶劣,在储存液体推进剂的同时还承担着复杂的结构载荷。结构材料是贮箱制造发展的根本,也是航天运载器变革的关键。本文主要介绍国内外运载火箭贮箱结构材料的应用及其发展现状,对铝合金、不锈钢、钛合金等金属材料以及复合材料贮箱进行了综述,系统性地总结了贮箱材料的变革历程和应用情况,并对未来贮箱材料的发展方向提出新的见解与展望。 展开更多

关键词 火箭贮箱 铝合金 复合材料 不锈钢 钛合金

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热管理用碳/金属复合材料界面结构优化研究进展

4

作者 马一夫 祝平 +3 位作者 张强 裴夤崟 钟素娟 武高辉 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第22期86-95,共10页

碳/金属复合材料具有优良的热学性能和可设计性,是极具发展前景的热管理材料。基于碳/金属复合材料常见的界面结合差、界面热阻高问题,本文分别从基体合金化和增强体表面镀覆两个方向综述了碳/金属复合材料界面改性方法的研究进展,分析... 碳/金属复合材料具有优良的热学性能和可设计性,是极具发展前景的热管理材料。基于碳/金属复合材料常见的界面结合差、界面热阻高问题,本文分别从基体合金化和增强体表面镀覆两个方向综述了碳/金属复合材料界面改性方法的研究进展,分析界面改性对复合材料界面结合的影响。基于理论计算、模拟计算和试验测试,总结了目前的界面热阻分析方法。最后,从界面热阻测试、界面传热机制分析、界面层设计与控制3个方面对碳/金属复合材料的未来研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 热管理 碳/金属复合材料 热导率 界面改性 界面热导

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放电等离子烧结制备Sn微合金化Ti_(3)AlC_(2)/TiAl复合材料的微观组织演变和力学性能

5

作者 何鹏 李昕悦 +5 位作者 龙飞 林盼盼 王策 施清清 赵岩 林铁松 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期102-109,共8页

目的采用放电等离子烧结(SPS)法,引入增强相Ti_(3)AlC_(2)制备Ti_(3)AlC_(2)/TiAl复合材料,添加Sn元素进行微合金化并加速复合材料烧结致密化过程,优化TiAl合金的力学性能和高温抗氧化性能,并探索高效制备技术。方法以Ti-48Al-2Cr-2Nb、... 目的采用放电等离子烧结(SPS)法,引入增强相Ti_(3)AlC_(2)制备Ti_(3)AlC_(2)/TiAl复合材料,添加Sn元素进行微合金化并加速复合材料烧结致密化过程,优化TiAl合金的力学性能和高温抗氧化性能,并探索高效制备技术。方法以Ti-48Al-2Cr-2Nb、Ti_(3)AlC_(2)和Sn粉为原料,通过引入2%(质量分数)Sn元素,促进烧结致密化并降低烧结温度,在900~1300℃的温度范围内烧结,研究不同烧结条件下材料的微观组织和力学性能,并对900℃高温抗氧化性能进行评估。结果未添加Sn元素时,复合材料孔隙较多,致密度为92.3%,添加Sn元素后,致密度提高至99.5%。复合材料的抗压强度和压缩率随着烧结温度的升高而增大,在1300℃/50 MPa/10 min℃的烧结条件下,复合材料的抗压强度和压缩率分别达1672 MPa和21.4%。在900℃氧化300 h后,复合材料表面形成致密的Al2O3保护层,阻止O原子进一步向基体扩散,氧化增重仅为1.37%,显著低于Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的2.94%。结论增强相Ti_(3)AlC_(2)的引入和Sn微合金化显著提升了TiAl基复合材料的致密性、力学性能和抗氧化性。SPS技术是一种高效制备高性能TiAl基复合材料的手段,为其在高端装备中的应用提供了新思路。 展开更多

关键词 放电等离子烧结 微合金化 TIAL基复合材料 微观组织 力学性能

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Al_(2)O_(3)陶瓷玻璃钎焊接头原位强化及机理

6

作者 赵雨微 王策 +4 位作者 郑淮北 林盼盼 何皓铧 林铁松 何鹏 《焊接学报》 北大核心 2025年第3期9-17,共9页

针对Al_(2)O_(3)陶瓷可加工性差、复杂结构及大尺寸构件制备困难等问题,文中提出采用具有优异力学性能且与Al_(2)O_(3)陶瓷原位形成增强相的48.5%SiO_(2)-48.5%B_(2)O_(3)-3%Na_(2)O硼硅酸盐玻璃钎料钎焊连接Al_(2)O_(3)陶瓷.结果表明,... 针对Al_(2)O_(3)陶瓷可加工性差、复杂结构及大尺寸构件制备困难等问题,文中提出采用具有优异力学性能且与Al_(2)O_(3)陶瓷原位形成增强相的48.5%SiO_(2)-48.5%B_(2)O_(3)-3%Na_(2)O硼硅酸盐玻璃钎料钎焊连接Al_(2)O_(3)陶瓷.结果表明,在钎焊连接过程中,Al_(2)O_(3)陶瓷向玻璃钎料内部扩散溶解,焊缝区域由SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Na_(2)O玻璃转变为SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-Na_(2)O,Al_(2)O_(3)的融入强化了玻璃基体,同时在玻璃基体内部以及玻璃钎料与Al_(2)O_(3)陶瓷界面结合处均原位生成了大量弥散分布的硼酸铝晶须,形成了Al_(2)O_(3)陶瓷的硼酸铝晶须增强硼硅酸盐玻璃复合接头,晶须通过拔出效应、裂纹偏转、裂纹桥联、吸收效应等不仅进一步强化玻璃基体,对连接界面处更是起到了钉扎、缝合的作用,实现了Al_(2)O_(3)陶瓷高强度、高可靠连接.当连接温度为1250℃,保温时间为60min时,接头剪切强度达到136MPa.创新点:(1)形成Al_(2)O_(3)陶瓷的硼酸铝晶须原位增强硼硅酸盐玻璃复合接头.(2)阐明了硼硅酸盐玻璃钎焊Al_(2)O_(3)陶瓷界面反应机制及接头形成机理.(3)揭示了基于玻璃基体增强和晶须原位增强的接头协同强化机理. 展开更多

关键词 Al_(2)O_(3)陶瓷 硼硅酸盐玻璃 硼酸铝晶须 原位强化

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功率器件封装纳米浆料材料与低温烧结工艺及机理研究进展

7

作者 王一平 于铭涵 +3 位作者 王润泽 佟子睿 冯佳运 田艳红 《电子与封装》 2025年第3期60-77,共18页

随着电力电子器件材料的发展,第三代宽禁带半导体(如SiC和GaN)因其优越的性能而成为功率器件的理想材料。然而,面对大功率和高温应用的挑战,传统的锡基封装材料已经难以满足需求,为此,研究者们开始关注可以低温烧结、高温服役的纳米烧... 随着电力电子器件材料的发展,第三代宽禁带半导体(如SiC和GaN)因其优越的性能而成为功率器件的理想材料。然而,面对大功率和高温应用的挑战,传统的锡基封装材料已经难以满足需求,为此,研究者们开始关注可以低温烧结、高温服役的纳米烧结浆料。这些微米、纳米级的铜、银等浆料可以在远低于金属熔点的温度下烧结成具备高熔点、高导热、高性能的焊点结构。从烧结材料、烧结工艺、烧结机理3个方面讨论了近年来用于功率器件封装的烧结浆料的研究进展,具体包括纳米银、纳米铜、铜银复合和其他纳米级烧结材料,以及它们适配的热压烧结、无压烧结、薄膜烧结等工艺,为烧结浆料的进一步发展提供参考。 展开更多

关键词 纳米浆料 烧结 功率器件 电子封装技术 烧结纳米铜

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不同Si元素含量铝/钛激光熔钎焊界面微观结构和断裂行为

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作者 吴佳伟 李昊岳 +1 位作者 夏鸿博 焦俊科 《焊接学报》 北大核心 2025年第2期136-144,共9页

采用激光熔钎焊技术,使用含有不同Si元素含量(纯铝,AlSi5和AlSi12)焊丝,成功实现了铝/钛异种金属之间的对接.分析了Si元素含量对焊缝成形、界面金属间化合物(intermetallic compound,IMC)组织、接头拉伸性能及断裂行为的影响.结果表明,... 采用激光熔钎焊技术,使用含有不同Si元素含量(纯铝,AlSi5和AlSi12)焊丝,成功实现了铝/钛异种金属之间的对接.分析了Si元素含量对焊缝成形、界面金属间化合物(intermetallic compound,IMC)组织、接头拉伸性能及断裂行为的影响.结果表明,随着Si元素含量的增加,界面IMC的厚度逐渐变薄,Si元素在IMC层处产生聚集现象,IMC层由Ti-Al的二元相(TiAl_(3))转变为Ti-Al-Si三元相(Ti(Al,Si)_(3));焊接接头的拉伸强度随着Si元素的含量的增加而逐渐增大,AlSi12接头抗拉强度最高,达到了197.69 MPa.当接头受到拉伸力作用时,界面上部形成的较厚且硬脆的IMC层成为接头的力学性能薄弱区域,易萌生裂纹,进而引发接头的脆性断裂,最终影响接头的抗拉强度.由于Si元素含量的增加,IMC层的厚度减少,从而降低了IMC层组织结构对接头拉伸力学性能的不利影响,使得接头的断裂路径从原来的钎焊界面转变到了铝母材的热影响区. 展开更多

关键词 铝/钛异种金属 激光熔钎焊 Si元素含量 金属间化合物 断裂行为

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晶界效应下的焊接热裂倾向判据适用性研究

9

作者 韩放 王勇 +5 位作者 杨晶 朱晓庆 王瀚 张植航 杨来山 董志波 《电焊机》 2024年第8期78-82,共5页

材料焊接热裂倾向评判在产品制造中具有重要作用,以往热裂倾向判据并未考虑晶界效应,故其适用性一直是讨论的热点问题。文中以Al-Cu合金为例,通过多晶凝固定量相场模型获取熔池凝固过程枝晶形貌,提取凝固路径。基于凝固路径开展了目前... 材料焊接热裂倾向评判在产品制造中具有重要作用,以往热裂倾向判据并未考虑晶界效应,故其适用性一直是讨论的热点问题。文中以Al-Cu合金为例,通过多晶凝固定量相场模型获取熔池凝固过程枝晶形貌,提取凝固路径。基于凝固路径开展了目前常用热裂倾向判据的适用性研究,包含RDG判据、Clyne-Davies判据和Sindo Kou判据。研究发现,RDG判据同实际焊接热裂倾向一致,且裂纹产生主要受孤立晶界段枝晶间压力降主导;Clyne-Davies判据及Sindo Kou判据评判由于计算过程忽略部分孤立晶界区间段,导致评判结果出现失真。通过对三个判据的研究,为材料热裂倾向评判提供了参考。 展开更多

关键词 热裂倾向 凝固路径 相场模型 晶界效应

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接头性能差异对Zr-Sn-Nb合金电子束焊接头残余应力的影响

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作者 赵艳丽 张安锐 +4 位作者 辛勇 袁攀 周毅 王厚勤 李赫 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期105-112,共8页

为了提升Zr-Sn-Nb合金电子束焊残余应力计算精度,对Zr-Sn-Nb合金及焊接接头热物性参数与力学性能进行测量,研究接头性能差异对电子束焊接头残余应力影响规律,建立了电子束焊复合热源模型,采用热弹塑性有限元方法对4.45mm厚Zr-Sn-Nb合金... 为了提升Zr-Sn-Nb合金电子束焊残余应力计算精度,对Zr-Sn-Nb合金及焊接接头热物性参数与力学性能进行测量,研究接头性能差异对电子束焊接头残余应力影响规律,建立了电子束焊复合热源模型,采用热弹塑性有限元方法对4.45mm厚Zr-Sn-Nb合金电子束焊应力进行数值模拟,并进行焊缝形貌验证.结果表明,考虑焊缝与母材属性差异时,试板上表面焊缝及热影响区区域的横向残余应力峰值高于二者属性相同时的模拟结果,峰值分别为319 MPa和296 MPa,进一步考虑热影响区属性与母材及焊缝差异对接头残余应力影响不大,峰值纵向应力为318 MPa. 展开更多

关键词 Zr-Sn-Nb合金 接头性能差异 电子束焊 残余应力

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薄壁舱体构件电子束焊接变形模拟分析与优化

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作者 张新瑞 王晨 +3 位作者 雷正龙 孙少波 步贤政 王志敏 《焊接》 2024年第5期1-8,15,共9页

大型、多焊缝的薄壁类航天舱体构件在电子束焊接后,存在焊后变形校正难的问题,模拟计算可以预测变形趋势并优化焊接工艺以获得最小变形量。该文对铝合金航天用舱体结构进行了焊接过程的数值模拟,采用平板结构进行了有限元模型的建立与校... 大型、多焊缝的薄壁类航天舱体构件在电子束焊接后,存在焊后变形校正难的问题,模拟计算可以预测变形趋势并优化焊接工艺以获得最小变形量。该文对铝合金航天用舱体结构进行了焊接过程的数值模拟,采用平板结构进行了有限元模型的建立与校核,对舱体结构进行了建模,研究了焊接顺序、焊接工艺参数对焊后最大变形量的影响及构件焊后变形趋势。结果表明,构件整体弯曲变形,优先焊接2条纵缝会导致较大的变形量,热输入越大,构件焊后变形量越大。在达到6 mm熔深时,采用高焊接速度35 mm/s及较小的功率5.4 kW可以获得最小的焊接变形,为0.35 mm。该文为薄壁大型舱体结构焊接工艺参数优化提供了依据。 展开更多

关键词 薄壁舱体 焊接变形 电子束焊接 有限元模拟

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冷喷涂Cu涂层辅助铝/钢异种金属电阻热扩散连接工艺分析

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作者 于江 杜荣茂 +4 位作者 范彦龙 葛福琛 余果 张洪涛 杨涛 《焊接学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期36-44,共9页

基于冷喷涂技术预先在不锈钢基体表面制备Cu涂层作为中间层,再通过电阻热扩散连接方式与铝合金相连,并借助相关分析测试方法探究Cu涂层厚度对焊接接头界面组织和力学性能的影响.结果表明,冷喷涂预先制备的Cu涂层和不锈钢基体间形成较好... 基于冷喷涂技术预先在不锈钢基体表面制备Cu涂层作为中间层,再通过电阻热扩散连接方式与铝合金相连,并借助相关分析测试方法探究Cu涂层厚度对焊接接头界面组织和力学性能的影响.结果表明,冷喷涂预先制备的Cu涂层和不锈钢基体间形成较好的冶金结合,在后续的电阻热扩散连接过程中,Cu涂层作为中间层将原有的铝—钢连接转换为铝—铜连接,有效阻止了Al-Fe相互扩散.当Cu涂层厚度为100μm时,无缺陷的反应层被形成在铝合金和Cu涂层之间,其主要成分为Al(s.s)和少量的Al_(2)Cu,此时接头拉剪载荷最大,为755.39 N,断裂位置位于反应层处,但接头载荷会随Cu涂层厚度增加逐渐降低,这是因为增加的Cu涂层厚度提高接头电阻,形成更高的温度场,导致反应层因生成较多Al-Cu金属间化合物形成裂纹等焊接缺陷. 展开更多

关键词 冷喷涂 不锈钢 铝合金 反应层

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X80M钢管道全自动焊接接头裂纹尖端张开位移差异性 被引量：1

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作者 文学 汪宏辉 +3 位作者 李熙岩 钱建康 毕思源 雷正龙 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期98-104,I0008,I0009,共9页

针对不同预热条件下X80M钢管道全自动焊接接头,开展了裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)的差异性研究.采用单边缺口3点弯曲试样进行CTOD试验,按照GB/T21143-2014标准和ISO15653-2018标准推荐的公式分别进行CTOD值... 针对不同预热条件下X80M钢管道全自动焊接接头,开展了裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)的差异性研究.采用单边缺口3点弯曲试样进行CTOD试验,按照GB/T21143-2014标准和ISO15653-2018标准推荐的公式分别进行CTOD值的计算.结果表明,两种计算公式结果不同,采用ISO 15653-2018标准推荐公式计算CTOD值结果与GB/T21143-2014标准相比平均偏高35%,差异出现的原因是两种标准的修正方式侧重点不同,即GB/T21143-2014标准针对裂纹长度变化进行修正,而ISO15653-2018标准针对测试温度的影响进行修正.预热温度为80℃的接头试样CTOD值整体较低,其中按GB/T21143-2014标准计算有3个试样低于标准,最低为0.16 mm,按ISO 15653-2018标准计算有1个试样低于标准,最低为0.20 mm;预热温度为120℃时,所有试样在两种标准下计算的CTOD值均满足标准要求,焊接接头断裂韧性更好.相同预热条件下,熔合区试样CTOD值整体高于焊缝区试样,且CTOD最大值均出现于熔合区,具有较好的断裂韧性,熔合区CTOD值受组织不均匀性的影响,不同位置间存在较大差异,存在性能的不均匀性. 展开更多

关键词 X80M管线钢 全自动焊 预热温度 裂纹尖端张开位移

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3D打印C-PEEK的仿生结构设计和力学行为分析

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作者 邵剑锋 巢昺轩 +4 位作者 马思齐 李权洪 王美荣 宋晓国 何培刚 《航天制造技术》 2024年第5期65-73,共9页

为了分析3D打印碳纤维增强聚醚醚酮(C-PEEK)复合材料的力学行为,探索最优工艺参数进行仿生结构设计,研究了碳纤维含量、打印喷头温度、平台温度、切片层厚度、打印速度、填充度、填充直线角度、填充形状、热处理温度及保温时间等多个工... 为了分析3D打印碳纤维增强聚醚醚酮(C-PEEK)复合材料的力学行为,探索最优工艺参数进行仿生结构设计,研究了碳纤维含量、打印喷头温度、平台温度、切片层厚度、打印速度、填充度、填充直线角度、填充形状、热处理温度及保温时间等多个工艺参数下,3D打印C-PEEK的力学性能演化规律。结果表明:含10 wt.%碳纤维的C-PEEK拉伸性能最好,并且最佳的3D打印参数为:打印喷头温度440℃、平台温度130℃、切片厚度0.2mm、填充度100%、90°直线填充、打印速度40mm/s、保温腔90℃。此外,根据最佳3D打印参数设计兼具蜂窝多孔和Bouligand旋转夹层的仿生结构,开展抗压强度测试并进行压溃行为分析,发现当层间旋角为30°时对应的蜂窝-Bouligand仿生结构的抗压强度可达24.1 MPa,且具有优异的非灾难性断裂特征。 展开更多

关键词 3D打印 聚醚醚酮复合材料 仿生结构 力学行为 压溃失效

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基于内根焊的X80钢管道全自动焊接接头组织与性能

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作者 汪宏辉 钱建康 +4 位作者 文学 李熙岩 张亮 王晨 雷正龙 《焊接》 2024年第7期67-73,80,共8页

【目的】在X80钢管道全自动焊接过程中,改变预热温度对焊接接头的组织与力学性能具有一定影响。该文系统地研究了严寒条件(-30℃)、预热80℃及预热120℃对X80钢管道内根焊全自动焊接接头的组织和力学性能的影响规律。【方法】通过光学... 【目的】在X80钢管道全自动焊接过程中,改变预热温度对焊接接头的组织与力学性能具有一定影响。该文系统地研究了严寒条件(-30℃)、预热80℃及预热120℃对X80钢管道内根焊全自动焊接接头的组织和力学性能的影响规律。【方法】通过光学显微镜(OM)及扫描电子显微镜(SEM)对接头的显微组织进行观察,并从拉伸试验、冲击试验、弯曲试验及硬度测试等方面对不同预热条件下的焊缝进行了力学性能的表征。【结果】结果表明,焊接接头显微组织主要由柱状晶组成,还有少量的等轴晶,预热温度的提高减小了显微组织中柱状晶的尺寸,强度和冲击韧性差异较小,不同预热温度下进行拉伸的试样均在母材处断裂;弯曲试验中预热80℃下局部出现最大为0.6 mm的裂纹,预热120℃的试样均未出现裂纹和其他缺陷。【结论】接头的硬度随着预热温度的提高呈现减小趋势;在低温环境下,预热是获得综合性能良好的焊接接头有效措施,在120℃预热条件下接头性能最佳。 展开更多

关键词 X80管线钢 全自动焊 预热 显微组织 力学性能

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装配间隙对铝合金激光-电弧复合焊接头成形及气孔的影响研究

16

作者 马寅 马国龙 +3 位作者 王尉 刘福运 韩晓辉 檀财旺 《电焊机》 2024年第10期61-69,共9页

采用激光先导方式的激光-电弧复合焊对高速列车车体常用的6082-T6铝合金锁底接头进行焊接试验。通过改变水平间隙和竖直间隙的大小,研究其对焊缝成形、熔深熔宽和气孔率的影响,并结合Fluent数值模拟软件进行验证。结果表明,随着水平间... 采用激光先导方式的激光-电弧复合焊对高速列车车体常用的6082-T6铝合金锁底接头进行焊接试验。通过改变水平间隙和竖直间隙的大小,研究其对焊缝成形、熔深熔宽和气孔率的影响,并结合Fluent数值模拟软件进行验证。结果表明,随着水平间隙的增加,焊接接头的熔深和熔宽都呈现逐渐增大的趋势,特别地,当水平间隙从0 mm增大到1.2 mm时,熔深和下部熔宽分别从5.91 mm和1.65 mm增加至6.45 mm和2.46 mm,这主要归因于激光焊接热输入的增大;另外,接头气孔率呈现先下降后上升的趋势,当水平间隙为0.7 mm时,气孔率达到最小,仅为9.21%,小于无间隙时的10.86%和间隙为1.2 mm时的12.61%,这说明一定的水平间隙尺寸有利于提高匙孔稳定性,而过大的水平间隙尺寸则会造成匙孔稳定性变差;另外,随着竖直间隙的增加,尽管接头的熔深熔宽无明显变化,但气孔率呈现不断增大的趋势,从10.86%增大到15.85%,说明竖直间隙的存在不利于维持熔池匙孔的稳定性。最佳装配间隙尺寸为:水平间隙0.7 mm和竖直间隙0 mm。本研究将为采用激光-电弧复合焊接技术来实现高速列车用铝型材的高质量焊接提供工艺指导,并扩大激光-电弧复合焊接在相关领域的应用范围。 展开更多

关键词 激光-MIG复合焊 装配间隙 焊缝成形 气孔率

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3D打印C-PEEK复合材料的摩擦磨损性能研究

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作者 徐雯婷 李智勇 +4 位作者 巢昺轩 马思齐 李权洪 王美荣 何培刚 《航天制造技术》 2024年第6期42-48,共7页

为探究不同工况条件下碳纤维增强聚醚醚酮(C-PEEK)复合材料制件的摩擦与磨损性能,通过熔融沉积3D打印进行高精度C-PEEK复合材料制件,采用对置往复摩擦磨损试验机对不同配对副、外加载荷、滑动速度、接触时长和温度条件下的C-PEEK样件进... 为探究不同工况条件下碳纤维增强聚醚醚酮(C-PEEK)复合材料制件的摩擦与磨损性能,通过熔融沉积3D打印进行高精度C-PEEK复合材料制件,采用对置往复摩擦磨损试验机对不同配对副、外加载荷、滑动速度、接触时长和温度条件下的C-PEEK样件进行分析。结果表明,随着接触时长、滑动速度以及外加载荷的增加,C-PEEK材料的磨损量虽然会有所提升,但摩擦系数总体均维持在0.3及以下,具有较好的耐磨性。在滑动速度为15mm/s、载荷为30MPa、试验时长为1h时,随温度的升高,C-PEEK材料磨损量也会增大,但摩擦系数逐渐减小。此外,温度为200℃时GCr15钢球+C-PEEK摩擦副间的摩擦系数可低至0.15,展示了C-PEEK复合材料良好的摩擦磨损性能。 展开更多

关键词 3D打印 聚醚醚酮复合材料 摩擦磨损性能 摩擦系数 磨损量

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Si元素对钛/钢异种金属接头成形及微观组织影响

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作者 孙清洁 陶玉洁 +3 位作者 甄祖阳 刘一搏 张清华 刘岳 《焊接学报》 北大核心 2025年第1期1-7,共7页

采用T2Cu和CuSi3焊丝在相同工艺参数下对厚度为1 mm的TC4钛合金及304不锈钢进行焊接,并借助光学显微镜(optical microscopy,OM)和扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)研究了两种焊丝下的TC4/304异种金属焊接熔池冶金行为.对比... 采用T2Cu和CuSi3焊丝在相同工艺参数下对厚度为1 mm的TC4钛合金及304不锈钢进行焊接,并借助光学显微镜(optical microscopy,OM)和扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)研究了两种焊丝下的TC4/304异种金属焊接熔池冶金行为.对比分析了不同焊丝成分,尤其是Si元素的加入对TC4/304异种金属接头宏观成形、界面微观组织和力学性能的影响.结果表明,Si元素的加入使液态熔池流动性显著增强,消除了凹陷和孔洞等缺陷,解决了焊缝背部熔合不良问题,焊缝宏观成形显著改善.两种焊丝均有效阻隔了Ti,Fe原子,钛/铜界面未生成Ti-Fe化合物,但在焊缝中心以及铜/钢界面处生成了少量Ti-Fe相.CuSi3焊丝中充足的Si元素不仅使Ti5Si3相形核生长的更加充分,在熔池流动的作用下均匀分布于焊缝中,对接头起到弥散强化作用.与T2Cu焊丝相比,CuSi3焊丝所得接头的抗拉强度提升了81.4%,最高达到366.8 MPa. 展开更多

关键词 钛/钢异种金属焊接 SI元素 焊缝成形 微观结构 弥散强化

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TC4钛合金钎焊界面组织及力学性能研究

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作者 张丽霞 丁彦华 +6 位作者 朱鑫鑫 张博彧 孙湛 常青 张博 钟素娟 龙伟民 《现代交通与冶金材料》 2025年第2期91-97,共7页

为了保证钛合金板翅式换热器中接头的高温强度要求,本文设计并制备了Ti_(23.75)Zr_(23.75)Ni_(23.75)Cu_(23.75)Sn_(5)高熵非晶钎料,并利用所制备钎料对TC4钛合金进行真空钎焊,对不同工艺参数下接头的显微组织和力学性能进行了研究。结... 为了保证钛合金板翅式换热器中接头的高温强度要求,本文设计并制备了Ti_(23.75)Zr_(23.75)Ni_(23.75)Cu_(23.75)Sn_(5)高熵非晶钎料,并利用所制备钎料对TC4钛合金进行真空钎焊,对不同工艺参数下接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,930℃/10 min的工艺条件下接头的组织主要由(Ti,Zr)_(2)(Ni,Cu)和少量的Zr_(5)Sn_(3)金属间化合物、α-Ti+(Ti,Zr)_(2)(Ni,Cu)共析组织及针状α-Ti组成;随着钎焊温度的升高,元素扩散更加充分,焊缝内部的脆性化合物相逐渐消失,形成以针状α-Ti为主的焊缝组织。随着保温时间延长,接头组织内部的针状α-Ti逐渐生长,保温时间过长会造成α-Ti组织粗大,对接头强度有害,970℃/30 min工艺条件下,最高室温抗剪强度与450℃高温抗剪强度分别为494 MPa与408 MPa;(Ti,Zr)_(2)(Ni,Cu)脆性相是接头的薄弱环节,接头断裂形式为脆性断裂。 展开更多

关键词 TC4钛合金 高熵非晶钎料 显微组织 力学性能

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铝钢复合板制油冷器钎焊工艺研究

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作者 何鹏 徐瑞 +7 位作者 龙飞 王策 张峣 施清清 陆青松 林盼盼 林铁松 赵岩 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期9-18,共10页

目的针对不锈钢油冷器存在的制造成本高、导热性能不足、重量过大等问题,开发了基于铝钢复合板材料的油冷器新型钎焊工艺。方法采用4343铝合金钎料,在氮气保护条件下通过连续钎焊工艺(CAB),将铝钢复合板芯板与3003铝合金翅片进行钎焊连... 目的针对不锈钢油冷器存在的制造成本高、导热性能不足、重量过大等问题,开发了基于铝钢复合板材料的油冷器新型钎焊工艺。方法采用4343铝合金钎料,在氮气保护条件下通过连续钎焊工艺(CAB),将铝钢复合板芯板与3003铝合金翅片进行钎焊连接,成功制备出油冷器,系统研究了网带运行速度、钎焊温度等关键工艺参数对油冷器内部连接接头组织及力学性能的影响。结果网带运行速度决定了产品实际连接温度,直接影响了焊合率,网带运行速度与产品内实际连接温度成反比,当网带运行速度过高时,实际连接温度较低,会导致部分钎料无法充分熔化造成虚焊等缺陷;而当网带运行速度过低时,实际连接温度较高,易导致钎料流失与母材熔蚀。同时,当临界温度超过610℃时,复合板保护层Al-Si合金与芯层SPCC钢的界面处形成由τ5相、过渡层与η相所组成的界面反应层,此界面反应层呈金属间化合物脆性质,厚度增加会导致复合板强度降低。结论当网带运行速度为360 mm/min时,油冷器内部钎焊部位无虚焊、空洞等缺陷,铝钢复合板未发生严重的界面反应,油冷器整体焊接质量良好。 展开更多

关键词 铝钢复合板 油冷器 氮气保护连续钎焊 网带传送速度 界面反应

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