交流TIG电弧粉末堆焊层成形特点的研究

为了降低TIG电孤堆焊时因直流正接造成堆焊金属稀释率过大的问题，尝试使用交流TIG电弧进行粉末堆焊，研究了堆焊层的成形特点。实验表明，与直流正接相比．使用相同电流值的交流TIG电弧进行粉末堆焊，获得的堆焊层熔宽更大．熔深和母材熔化量更小．因而具有更小的深宽比和稀释率。这一规律不随堆焊电流的大小和堆焊材料的不同而发生变化．     

Fe/Al金属间化合物光束合金化涂层的组织分层现象

在45钢表面预涂纯Al粉，用光束合金化的方法合成了Fe／Al化合物涂层。使用SEM、EDS、X-ray衍射研究了涂层的组织特点及物相组成。研究结果表明，Fe／Al化合物涂层发生了组织分层现象，表层为FeAl Fe3AlC0.5层，第二层为Fe3Al Fe3AlC0.5层。发生组织分层现象是由合金化过程熔池中Al的含量由表层到底部逐渐减小所引起的。其原因可能与Al的密度较低和熔池搅拌不充分有关。     

高能束合金化技术的研究现状和发展趋势

综述了国内外以激光为代表的高能束表面合金化技术的研究现状，报道了当前表面合金化技术的研究问题，对高能束表面合金化技术的趋势进行了分析。指出激光合金化改性层的质量控制、合金化过程的自动化、合金化技术在工业生产中的推广应用是该技术的重要攻关方向。     

TIG粉末堆焊反应合成FeAl金属间化合物层的工艺优化

采用正交试验法研究了堆焊工艺对FeAl金属间化合物堆焊层成形质量的影响,通过极差分析和方差分析,评价了堆焊工艺参数对成形质量影响的显著程度,并对堆焊工艺参数进行了优化.结果表明,堆焊电流、堆焊速度与电流之间的交互作用对堆焊层成形的影响最显著,堆焊速度对堆焊层成形质量影响较小,而粉末涂敷厚度的影响程度最小.对于Fe∶Al(原子比)为1∶2的混合粉末而言,本试验条件下能够获得较好成形的堆焊工艺参数是电流130 A、堆焊速度0.9 mm/s、粉末涂敷厚度2 mm.     

后热温度对1000MPa级高强钢焊缝组织与性能的影响

采用GHS90高强焊丝为填充材料对1 000 MPa级工程机械用高强钢进行熔化极活性气体保护(Metal active gas,MAG)焊,并对接头进行250℃、480℃、600℃保温2 h的焊后热处理。通过拉伸试验、显微硬度测试、光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫面电镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电镜(Transmission electron microscopy,TEM)及电子背散射衍射(Electron back-scattered diffraction,EBSD)观察不同热处理温度后的焊缝微观组织及力学性能进行对比研究。结果表明,随后热温度从250℃升高到600℃,接头抗拉强度从1 014.5 MPa降低到934.5 MPa;焊缝平均冲击吸收能量从66 J降低到24 J;随后热温度升高,焊缝板条组织粗化,碳化物析出长大且连续分布是导致焊缝韧性降低的原因之一;同时焊缝有效晶粒尺寸变大和大角度晶界密度降低也是导致其韧性降低的原因。     

激光电弧复合焊视觉传感系统及熔池背面图像的检测

在激光电弧(MIG)复合对接焊中，焊缝成形尤其焊缝根部(反面)成形状况的好坏，是衡量复合焊焊接质量及其适应能力的重要指标。为研究视觉信号和焊缝根部成形的关系，建立了由辅助照明光源、可触发拍摄的CCD摄像机、以电弧焊接电流为信号源的触发电路以及图像采集卡组成的视觉传感系统。通过在工件底面拍摄的方法，得到了清晰的熔池背面实时图像。分析了拍摄过程的成像机制，并开发了一套算法实时检测背面熔宽、坡口间隙宽度以及熔池相对坡口的偏移量，结果表明实时检测到的熔宽和实际的焊缝背面宽度有很好的对应关系。     

钛合金激光清洗及其对激光焊接气孔的影响

采用砂纸打磨、酸洗、激光清洗等方式对Ti6Al4V钛合金进行焊前清洗。通过扫描电镜、白光干涉仪、能谱仪分析了各种清洗方式下的表面形貌、粗糙度和化学成分，研究了不同清洗方式及参数对清洗效果的影响。在均匀熔透和表面质量良好的同一激光焊接条件下，比较了不同清洗条件对气孔率的影响。合适的激光清洗可有效清除焊接试件表面氧化层，并改善表面粗糙度，得到较低的气孔率，其焊缝可达到中国航天工业行业标准I级焊缝要求。     

球铁光纤激光-MIG复合焊接头的裂纹倾向与力学性能

以308L不锈钢焊丝作为填充材料,采用光纤激光-MIG电弧复合焊在5mm厚的球墨铸铁上进行焊接,重点关注了工艺参数对裂纹倾向的影响,获得了成形良好且无裂纹的焊接接头．结果表明,随着激光功率的减小和电弧电流的增加,接头熔合比减小,裂纹倾向降低．接头显微硬度和组织的分析结果表明,由熔合比带来的碳含量变化是影响裂纹倾向的直接原因．在厚度10mm的球墨铸铁试件上开X形坡口进行多层多道焊,所得焊接接头的强度和断后伸长率分别为母材的73％和20％,接头断裂机制为脆性断裂,半熔化区的莱氏体是造成断裂的原因．     

TiNi合金激光焊接接头形状恢复温度的研究

利用热模拟试样模拟TiNi合金激光焊接接头焊缝热影响区,对焊接接头、焊缝金属、模拟热影响区和母材的相变温度进行差热分析,研究了焊接接头与其它三者逆相变温度的关系,并利用OM,SEM和XRD对母材、热影响区和焊缝金属的组织、析出相的分布以及晶体结构进行了研究.结果表明,TiNi合金激光焊接接头的形状恢复率与母材无明显差别,但形状恢复温度区间与母材差异较大,其形状恢复开始温度比母材低40℃;焊缝金属和热影响区逆相变开始温度(As)和结束温度(Af)均不同于母材,主要原因是焊缝金属经历了熔化-凝固过程,失去了母材中原有的晶体择优取向,且析出相尺寸小、分布不均;而热影响区As和Af降低,可能是细小析出相重新固溶于基体所致.整个接头的逆相变温度区间与焊缝金属近似,调控焊缝金属的相变温度是控制TiNi合金激光焊接接头形状记忆功能的关键.     

激光能量和辅助气体对切割能力影响的数值模拟

采用旋转高斯激光体热源和氧气流量控制的氧铁燃烧反应放热复合热源,基于计算流体力学建立了能够反映激光切割中激光能量、辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型.利用该模型对以氧气和氮气为辅助气体的激光切割过程进行了数值模拟,通过改变激光功率和辅助气体压力,研究了热输入和辅助气体流场对激光切割能力的影响,并对两种辅助气体的切割结果进行了比较和分析.结果表明,所采用的计算模型较好地模拟出激光功率和辅助气体对激光切割能力的影响,并对切缝形状进行预测.