Mg-Gd-Y-Zr合金TIG电弧熔覆层微观组织演变及力学性能研究

目的 在AZ91D镁合金表面熔覆Mg-Gd-Y-Zr合金，分析熔覆层微观组织演变规律及其对熔覆层力学性能的影响。方法 采用直流脉冲钨极氩弧焊（DC PTIG welding），在不同平均电流下，将Mg-Gd-Y-Zr合金焊丝送入AZ91D镁合金熔池，制备熔覆层。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪，分析不同平均电流条件下的熔覆层微观组织。基于显微维氏硬度仪与往复式滑动摩擦磨损设备，表征熔覆层硬度及摩擦学性能。结果 熔覆层微观组织主要由α-Mg、Mg24(Gd,Y)5及Al2(Gd,Y)相组成。熔覆层呈现明显分层特征，主要是由晶界Mg24(Gd,Y)5相分布差异造成。平均电流增大，熔覆层中心晶粒尺寸先保持不变，而后快速增大，Al2(Gd,Y)相由细小弥散颗粒变为团聚状分布，晶界Mg24(Gd,Y)5相则由连续网状演变为不连续岛状，直至变为细小颗粒状。熔覆层硬度随平均电流增加，呈现略微上升，随后快速下降的趋势，其最高硬度达90.8HV。摩擦磨损测试过程中，平均电流为110 A所得熔覆层失重速率小于AZ91D基材。结论 采用DC PTIG在AZ91D基体表面成功制备了耐磨性能优于基体的含Gd、Y稀土元素的熔覆层，稀释率决定熔覆层Al2(Gd,Y)相形貌及分布规律。     

熔化极电弧增材制造18Ni马氏体钢组织和性能

采用熔化极电弧增材工艺制备了成形良好的18Ni马氏体钢单墙体，研究了增材构件热处理前、后的组织力学性能. 结果表明，增材构件的微观组织主要是柱状树枝晶，沉积态增材构件组织和力学性能存在局部差异:构件组织顶部为马氏体，硬度平均值为360 HV；中部和底部区域则为马氏体和奥氏体且中部硬度平均值为468 HV，略高于底部硬度平均值437 HV；构件纵向抗拉强度(1375 MPa)高出横向抗拉强度(1072 MPa)约28.3%，对应的断后伸长率分别为1.1%和0.8%. 对增材构件进行825 ℃保温1 h的固溶热处理后，析出相重新溶入奥氏体，构件组织转变为马氏体，硬度值下降(平均值为328 HV)，变化波动小；纵向和横向抗拉强度相当，分别为1025 MPa和1034 MPa，断后伸长率分别为6%和14%.     

焊丝含氮量及焊接电流对高氮钢焊缝组织和性能影响

针对高氮奥氏体不锈钢焊接过程中由于N元素逸出引起气孔、导致力学性能恶化的问题,利用相图计算软件设计并制备了含氮量为0.35%和0.85%两种奥氏体不锈钢焊丝,系统地研究了氮含量和焊接电流对高氮钢焊缝气孔倾向性、微观组织以及力学性能的影响规律. 结果表明,高氮钢焊缝气孔倾向和力学性能与焊接电流、焊丝氮含量密切相关:随着焊接电流增加,氮含量0.35%的高氮钢焊缝抗拉强度和断后伸长率均增加,未出现气孔;而氮含量0.85%的高氮钢焊缝具有很高的气孔倾向,抗拉强度和断后伸长率变化不大,当焊接电流增大到一定值后,气孔倾向性明显降低.     

异种钛合金协同送丝等离子增材制造试验

采用双丝协同等离子增材系统实现了TC4-TA2异种钛合金的增材成形,期望制备的增材构件具有良好的沉积形貌及优异的力学性能. 采用了体视显微镜、扫描电镜、EDS、XRD、拉伸及硬度等测试方法分析其组织及性能. 结果表明,增材构件中存在两种微观组织形态,即分布在沉积层交界处的α相集束组织和分布在沉积层中心的α + β相片层组织. 构件在竖直和水平方向上的抗拉强度分别为998和1 037 MPa,断后伸长率为9.2%和5.7%,断裂呈现为脆性解理断裂. 试验结果证明,等离子增材制造技术能够实现异种钛合金协同增材成形.     

基于CMT增材成形的焊接摆动及道间偏移研究

以基于CMT增材成形的焊道与焊层为研究对象,引入了焊接摆动,分析了摆动幅度对焊道精度的影响;建立了焊道搭接模型,分析了焊道间偏移量对焊道成形的影响。结果表明:在其他工艺条件不变的情况下,加入适当的焊接摆动,可以提高熔池的流动性,降低焊道的高度,增加焊道的宽度,扩大焊道的铺展,提高焊接的精度;加大摆动幅度,焊道的宽度增大,焊道表面的接触面变大,熔池冷却过程中散热的速度变快,组织中铁素体减少,贝氏体增多;在理想状态下,最优偏移量L_0=2M/3+N/3(其中,M为焊宽,N为摆宽);在实际搭接条件下,焊道间偏移量稍小于理想最优偏移量时,约L=0.9L0时,焊道间成形最佳。     

高氮钢激光-MIG复合焊温度场数值模拟

提出了一种修正的曲线峰值递减锥体热源+峰值递增柱状热源的复合式热源模型,采用该热源模型进行高氮钢激光-电弧复合焊温度场数值模拟,获得高氮钢激光-电弧复合焊焊接过程温度分布。结果表明,修正的热源模型能够对高氮钢激光-电弧复合焊焊缝成形进行较好的表征,模拟计算得到的熔池轮廓与实际测量值吻合较好。由于电弧减缓了材料的冷却速度,熔池呈现泪滴状拖尾,可以较好地表征熔池移动行为。采用模拟计算分析得到的优化工艺参数进行焊接试验,焊后接头力学性能测试结果表明,焊缝最高抗拉强度为1 049 MPa,达到母材的95.4%,焊缝冲击吸收功可达母材的87.5%,为高氮钢激光-电弧焊接工艺的制订提供了指导。     

Y_2O_3对Fe-Al-Si-B等离子熔覆层组织与性能的影响（英文）

采用等离子弧熔覆技术,在Q235钢板基体表面熔覆了一层Fe-Al-Si-B原位复合涂层,并通过在熔覆粉末中添加稀土氧化物Y_2O_3改善熔覆层的组织与性能。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机对熔覆层的组织、相组成、显微硬度及磨损性能进行了表征。结果表明:Y_2O_3的加入净化了晶界,使得晶界处夹杂物均匀化,明显改善了晶界处夹杂物的形态,形成了致密均匀、无缺陷且显著细化的熔覆层组织。当稀土氧化物Y_2O_3质量分数为0.9%时,熔覆层的硬度达到5.10 GPa,耐磨性能达到最佳。     

基于透红外视觉传感的GMA-AM熔池图像质量评价

针对熔化极气体保护电弧(gas metal arc,GMA)增材制造(additive manufacturing,AM)图像感知,提出一种透红外熔池视觉传感方法. 为客观评价熔池图像质量,综合图像灰度、纹理、形状和频谱等四类特征定义了熔池图像质量评价参数φ. 结果表明,φ值越大,图像质量越好. 透红外熔池图像质量评价参数φ远大于近红外窄带熔池图像,熔池更清晰,对比度更高. 相比800,850和930 nm等透红外滤光片,990 nm透红外滤光片能过滤大部分电弧连续谱和特征谱,获得的熔池信息量最大,对比度更明显,边缘更清晰,细节信息更丰富,熔池图像质量最佳,是最佳取像窗口.     

2195铝锂合金和TC4钛合金异种金属电子束焊接行为研究

研究采用真空电子束实现对2195铝锂合金和TC4钛合金的有效连接。通过金相显微镜、扫描电镜、能量色散谱、X射线衍射等技术,分析了焊接接头的微观组织及成分特征,并通过拉伸试验对接头进行了力学性能表征。实验结果表明:铝锂合金2195和钛合金TC4能较好地实现连接,接头未发现明显的气孔和裂纹。在连接界面处,金属间化合物以棒状、锯齿状、和胞状等形态生长,其主要成分为Ti Al3。接头在连接较弱的焊缝中心起裂,平均抗拉强度260 MPa。     

基于CPLD的电子束同步扫描控制系统

针对中高压电子束焊机5～60 mA电子束流的品质诊断,通过研究电子束在电磁偏转线圈中的扫描运动原理,建立了基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的电子束高速偏摆扫描系统.该控制系统由工业控制计算机,CPLD主控电路、D/A转换电路、低通滤波电路、光电隔离电路、功率放大器、电磁偏转线圈以及CPLD外围电路组成,实现了两路波形...