TiNi合金/纯镍/不锈钢激光微焊接熔化区的微观组织

以纯镍丝为填充材料,采用精密脉冲激光实现了厚度为0.2 mm的TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料的焊接,研究了熔化区（焊缝和熔合区）的组织形貌和微观结构。结果表明,焊缝中心晶粒呈外延连续生长的特征。连续生长的枝晶可以跨越3~5个脉冲激光形成的鱼鳞纹,长度可以达到约200 μm。焊缝与两侧母材的熔合区呈现完全不同的形貌,在不锈钢母材与焊缝的接合界面,枝晶沿着不锈钢母材的熔合线生长,在枝晶间有二次晶轴;在TiNi合金与焊缝的熔合区,有一层宽度约为5 μm的过渡层将焊缝与母材隔开。     

TiNi形状记忆合金薄片的微激光焊接工艺研究

采用微激光对厚度为0．2mm的TiNi形状记忆合金薄片进行焊接,通过正交试验以获得最大的接头抗拉力为目标对工艺参数进行了优化,并分析了工艺参数对焊接接头表面及横截面形貌的影响。结果表明,焊接接头获得最大抗拉力的最优工艺参数是：脉冲功率百分比21％、脉冲宽度2．3ms、脉冲频率4Hz,此时焊接接头的承载能力达到母材的97％。当微激光焊的功率百分比、脉冲频率、脉冲宽度过大时会产生热量的积累、导致焊缝发生烧穿;过小时激光脉冲的熔透能力较弱、导致焊缝未焊透,这两者是导致焊接接头承载能力较差的主要原因。     

薄片状TiNi形状记忆合金的激光对接焊

采用低功率脉冲激光对厚度为0.2mm的TiNi形状记忆合金进行了对接焊,研究了接头的抗拉强度、断裂应变、相变过程和形状记忆效应.试验发现,低功率脉冲激光能够实现薄片状TiNi合金的良好焊接.冷轧态TiNi合金焊后接头的强度达到母材的97%,断裂应变为母材的95%,对接头进行焊后退火处理其强度有所提高,高于冷轧态母材、达到退火态母材的63.6%,断裂应变为退火态母材的82.5%.冷轧态TiNi合金焊接接头经焊后退火处理,其相变过程和退火态母材接近,形状记忆效应基本和退火态母材相同.     

焊接参数对LY12铝合金FSW焊缝S曲线形成的影响

在铝合金中镶嵌标识材料进行搅拌摩擦焊试验,分析了焊缝中S曲线的形成原因;并用圆锥光面搅拌针的搅拌头,研究了焊接工艺参数对LY12铝合金焊缝中S曲线形貌的影响.结果表明,焊缝中S曲线是原始界面与其周边金属一起位移、变形的结果;S曲线的形状取决于焊缝上部金属的旋转运动、搅拌针与原焊接面之间的相互作用以及焊缝底部金属朝远离焊缝中心线的方向和板材上方移动的综合作用.对于圆锥光面搅拌针,当焊接速度一定时,增大搅拌头的旋转速度;或当搅拌头旋转速度一定时,降低焊接速度,S曲线在焊缝厚度方向的贯穿区域减小并最终消失.     

搅拌摩擦加工制备金属间化合物的温度分析

采用搅拌摩擦加工(FSP)技术制备了Al-Ti、Al-Ni两种体系金属间化合物,并对制备温度进行了研究。结果表明:在FSP制备不同体系化合物过程中,随着FSP道次的增加,FSP区域温度不断增加。Al-Ti系的制备温度较Al-Ni系高,搅拌棒与生成产物剧烈摩擦产热程度也远远大于后者。FSP温度远低于材料熔点,属材料固态制备技术,热源主要来源于搅拌棒与原材料的摩擦产热、搅拌棒与生成金属间化合物的摩擦产热及材料间的放热反应。     

旋转摩擦挤压法制备CNTs/5A06铝基复合材料的摩擦磨损行为

添加体积分数3%碳纳米管(CNTs),应用旋转摩擦挤压(RFE)法制备了CNTs/5A06铝基复合材料,研究了其显微组织、显微硬度和耐磨性能,并与RFE加工前后5A06铝合金的进行了对比。结果表明:RFE加工后铝合金组织由RFE加工前的粗大长条状晶粒变为细小等轴晶,但显微硬度增幅不明显,复合材料的晶粒进一步细化,硬度明显增加;RFE加工对铝合金摩擦因数与磨损率的影响较小,复合材料的摩擦因数与磨损率则分别比RFE加工前铝合金的降低了17.6%,34.7%;复合材料磨损表面光滑完整,存在塑性变形和少量犁沟,磨损机制为表面塑性变形和轻微的磨粒磨损,RFE加工前后铝合金的磨损表面均存在较多凹坑和犁沟,磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损。     

线性摩擦焊机振动装置中双凸轮机构设计与分析

目的针对现有机械式线性摩擦焊机振动频率较低、工作效率不高和稳定性不佳等问题,通过改进目前振动装置中使用的机构来获取更高的振动频率和稳定性。方法分析焊机现在使用曲柄连杆和机构的优缺点,对比选择采用凸轮机构,并提出增加凸轮的组数来获取更高的振动频率,并以双凸轮机构为例,通过自行设计凸轮结构并进行运动学分析,来验证增设凸轮组数的可行性。结果采用双凸轮机构的线性摩擦焊接设备,机构旋转一次,焊件往返两次,效率能够提升2倍,且机构运动全程过渡自然、无死点和惯性力产生,具有较好的稳定性。相较于现有振动装置上使用的机构,双凸轮机构在振动频率上提升了2倍,证明了增设凸轮组数可以获得更高的振动频率。     

铝合金搅拌摩擦焊焊缝形成的物理机制

研究了一种铝合金焊缝成形的物理机制及焊接工艺参数对焊核尺寸的影响.结果表明:搅拌摩擦焊焊缝是由焊核、在前进边后方沿板材厚度方向流动的金属、由搅拌针两侧向其后方流动的金属组成,四个方向的金属流会在焊缝横截面上出现一交汇区,若金属流动不足,易在此区出现焊接缺陷.焊核的形成及其大小取决于搅拌针表面的螺纹和焊接工艺参数,若单位长度焊缝中有较多的金属在螺纹的驱动下向下流动,则会在焊缝下部出现较大的焊核.过高的搅拌头旋转速度或过低的焊接速度,使搅拌针周围金属易于朝焊缝上部流动,焊核尺寸减小.     

搅拌摩擦焊焊缝受力实时测量装置研制

本文以不改装搅拌摩擦焊机工作台为前提，从焊接夹具入手，设计了一套搅拌摩擦焊接过程中焊缝受力的实时测量装置。装置通过焊缝受力传递单元、焊缝受力测量单元、专用焊接夹具、受力实时显示单元和实时显示及存储软件的组合，实现了对焊接过程中焊缝所受搅拌头轴向压力和焊缝所受搅拌头纵向作用力的实时测量。装置安装简单，操作方便。     

TiNi形状记忆合金/钛合金异种材料激光焊

由于TiNi合金与钛合金的物理和化学性能差异较大,故其焊接性较差,焊缝区易形成大量的金属间化合物并产生裂纹。为实现上述材料的良好连接、提高接头性能,本文对采用激光焊连接0.2mm厚TiNi形状记忆合金和TC4钛合金异种材料进行了探索。分别采用直接对接焊和手工填丝焊的方法,研究了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,直接对接焊时焊缝中心产生了纵向裂纹;手工填丝焊则通过合适的焊接工艺,改善了焊缝成形,避免了裂纹的产生。较优的焊接工艺参数为功率百分比18%、脉冲宽度3ms、脉冲频率3Hz;在界面区,Ni与TC4形成的过渡层宽度约为2μm,Ni与TiNi形成的过渡层宽度约为0.5μm。接头最大抗拉强度为332MPa,断裂位置发生在靠近TiNi侧的熔合线附近。