低活化铁素体/马氏体钢搅拌摩擦焊接头的高温蠕变性能

对5 mm厚度的低活化铁素体/马氏体钢（Reduced activation ferritic/martensitic steel,RAFM）进行了搅拌摩擦焊接,通过焊接接头的高温蠕变实验,研究低活化钢搅拌摩擦焊接头的高温蠕变性能与失效机理。结果表明,低活化钢搅拌摩擦焊接头高温力学性能良好。合金元素W和Ta含量高的RAFM钢的接头高温蠕变寿命更长,原因是Ta和W在高温环境中形成了更多的析出相,包括MX相和Laves相,对位错滑移的阻碍作用更强。650℃的蠕变寿命远远短于600℃的原因可能是,高温使得位错非常容易发生滑移,在Laves相还没有长大、MX相对位错滑移的阻碍作用不够强的情况下,在某些部位形成了密集的蠕变孔洞,造成有效横截面积急剧减少,应力集中严重,引发裂纹导致断裂。     

异种铝合金回填式搅拌摩擦点焊缺陷及力学性能

采用回填式搅拌摩擦点焊技术对2 mm厚5052-H112与2024-T4铝合金进行了成功的连接.试验结果表明，当焊接工艺参数选择恰当时，可得到无缺陷接头；然而，焊接工艺窗口较窄，在高热输入条件下易产生多种缺陷，如粘连韧带、孔洞、裂纹、弱连接等，且这些缺陷主要分布在两板的结合面及焊具退出工件的退出线上；力学性能测试结果表明在低热输入条件下，接头的力学性能（一字拉伸与十字拉伸）最高，这与焊点在低热输入情况下组织缺陷较少有关；在一字和十字拉伸载荷作用下，接头的失效位置位于两板结合面及退出线上，在结合面处形成了有效的冶金连接.     

2A14铝合金直流A-TIG焊接技术

依据某型号的铝合金焊接构件对焊后表面的高平面度要求,自主研制活性剂,实现2A14铝合金的直流A-TIG焊接. 并通过直流A-TIG焊缝的表面成形、X射线、微观组织观察及力学性能等方面开展2A14铝合金直流A-TIG焊接技术研究. 结果表明,当活性剂浓度为15%时可以获得表面成形、内部质量及力学性能良好的2A14铝合金直流A-TIG焊缝;与交流TIG焊相比,焊缝力学性能略高,微观气孔数量明显降低.     

超薄不锈钢端接接头微束TIG工艺特性

针对0.2 mm超薄1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢端接接头进行微束TIG焊,采用连续焊和脉冲焊两种形式,研究焊接电流和焊接速度对焊缝成形及接头的影响。结果表明,接头宽度随着焊接电流的增加而增大,熔透深度也随之增大,有效电流相同的情况下,采用脉冲焊接能够获得更小的接头宽度和更大的熔透深度。接头抗拉力随着焊接电流的增加先增大后减小,采用脉冲焊接有利于提高接头的抗拉力,接头抗拉力最大达到1 070 N,高于连续焊接的950 N。奥氏体晶粒的母材经过焊接后出现了较多的δ铁素体,采用脉冲焊接方法的接头被熔合线分为多层,熔合线处的组织为奥氏体晶粒上分布黑色带状的δ铁素体。     

铸造低铬磨球早期失效的研究

通过对低铬磨球进行落球试验和凿击试验,得出:采用金属型-砂型复合铸型铸造的低格磨球早期失效成梨形前,大量磨球存在剥落现象;裂纹首先产生于金属型砂型交界部位,而后产生碎片剥落,且碎片是从金属型砂型交界部位剥离;对剥落碎片的断口形貌分析,可判断金属型砂型处磨球碎片的断裂方式为解理穿晶脆性断裂。     

热处理对2219铝合金双频复合脉冲TIG焊接头组织演变及力学性能影响

系统对比研究了直接时效处理和固溶时效处理对2219-T6铝合金双频复合脉冲TIG焊接头强化的影响.分析了焊后热处理工艺对α-Al晶粒、共晶组织及时效析出行为的影响,讨论了接头组织不均匀性对塑性变形行为的影响机制.结果表明,直接时效处理对α-Al晶粒和共晶组织影响较小,在焊缝区引入低密度粗大θ’-Al₂Cu析出相,对接头强化效果有限,且对塑性有损害;而固溶时效处理导致α-Al晶粒粗化、共晶组织含量降低且尺寸细化,在焊缝区引入高密度细小θ’’-Al3Cu析出相（平均直径22 nm）,并显著提升接头强度和塑性,使得接头强度系数达到0.84,断后伸长率升高至7.0%.固溶时效处理导致的接头强塑化源于焊缝区内高密度纳米θ’’-Al3Cu相所产生的析出强化效应,使得接头强度匹配更加均衡,促进了接头均匀塑性变形,并提升了接头抗拉强度.     

2219高强铝合金双频复合脉冲VPTIG焊接受激脉冲小孔行为

K-TIG （Keyhole TIG）是TIG焊接工艺的一种变体,通过在熔池内部形成小孔,大幅提高焊缝熔深。然而,由于铝合金热导率较高,K-TIG通常被认为不适用于铝合金焊接。采用一种新型双频复合脉冲变极性TIG（DP-VPTIG）焊接工艺,成功实现了7 mm厚2219高强铝合金的稳定全熔透小孔焊接。采用视觉传感技术研究了DP-VPTIG焊接小孔瞬态行为及其动态演变过程。结果表明,熔池表面同时受到向上的电弧压力以及向下的表面张力和静水压力作用。DP-VPTIG低频脉冲峰值阶段,在电弧压力主导作用下熔池表面发生凹陷变形并在熔池内部形成深熔小孔;低频脉冲基值阶段,在表面张力和静水压力的主导作用下,熔池表面上移,小孔闭合。DP-VPTIG焊接过程中低频脉冲的周期性变化激发了熔池内部小孔的周期性“打开”和“闭合”。小孔的形成使电弧沿熔池表面下移,直接加热熔池下部的固态金属,有利于焊缝熔深的提升,且小孔尺寸随低频脉冲频率的增加而减小。     

运载火箭贮箱清洗机器人设计与实验

针对运载火箭贮箱内壁多余物难以清洗的问题,本文提出了一种搭载高压水射流的新型移动式五自由度机械臂方案及清洗任务作业方法。根据贮箱多余物清洗任务采用运动特征分解的方法对机械臂进行了机构设计,并结合贮箱几何特性,完成了清洗动作规划。最后,根据设计方案完成了清洗机械臂系统样机的制造并在长征4号火箭燃料贮箱上完成了清洗任务的实验,验证了提出的清洗机械臂设计方案及清洗任务规划的有效性和可行性。     

火箭贮箱水清洗多自由度翻转台

火箭燃料贮箱加工制造中会产生铝屑、粉尘、油脂等多余物,多余物的清理是火箭贮箱制造中的重要环节,目前多采用人工清理,耗时费力。针对火箭贮箱自动化水清洗的要求,设计出火箭贮箱水清洗多自由度翻转台,由俯仰机构、滚转机构、支撑机构等组成,可实现火箭贮箱多个自由度的翻转水清洗。另外,滚转台面上还装有可移动的微激振系统,环绕在贮箱外表面,用来振落贮箱内部缝隙中的多余物。通过多次翻转水清洗和微激振运动,可以实现大部分火箭贮箱多余物的自动清洗。