Investigation on gradient material fabrication with electron beam melting based on scanning track control

A new electron beam control system was developed in a general vacuum electron beam machine by assembling with industrial control computer, programmable logic control （PLC）, deflection coil, data acquisition card, power amplifier, etc. In this control system, scanning track and energy distribution of electron beam could be edited off-line, real-time adjusted and controlled on-line. Ti-Mo gradient material （GM） with high temperature resistant was fabricated using the technology of electron beam melting. The melting processes include three steps, such as preheating, melting, and homogenizing. The results show that the GM prepared by melting technology has fine appearance, and it has good integrated interface with the Ti alloy. Mo and Ti elements are gradually distributed in the inter.face of the gradient material. The microstructure close to the Ti alloy base metal is α ＋ β basket-waver grain, and the microstructure close to the GM is a single phase of β solid solution.     

TIG焊接电弧等离子体流场的有限元分析

以TIG焊电弧为对象，依据磁流体动力学理论构建电孤数学模型。对TIG焊接电孤等离子体流场进行了有限元分析。并对等离子体流动产生的原因，不同电流、锥角和孤长下的速度场进行了研究，发现等离子体速度场的分布情况是解释电弧压力大小的主要原因。试验所测的电弧等离子体温度等值线、电孤压力分布较好地验证了用本模型计算出的电孤温度场和电孤压力。     

热输入对Al/TiB2 铝基复合材料激光焊接粒子分布影响

采用光纤激光焊接技术,研究了4 mm厚纳米级TiB2粒子增强纯铝基体复合材料板材的焊接性能。通过光学显微镜及扫描电子显微镜等方法,分析了焊后纳米级TiB2粒子在焊缝中的分布及形态。结果表明,纳米级TiB2粒子增强纯铝基复合材料具有较好的焊接性能。激光焊接后焊缝中TiB2粒子分布比母材中更加均匀,但当焊接热输入过大时(功率4.0 kW,1 m/min),TiB2粒子有破裂现象,但粒子与基体的结合面界面仍然致密,基本不影响焊缝的性能。     

燃气轮机退役转子焊接接头微区冲击韧性研究

为了探究长期高温服役后焊接转子冲击韧性变化规律,以某退役的燃气轮机透平端CrMoV钢焊接接头为研究对象,对接头各微区显微组织演变特征进行了系统表征,基于此,阐明了接头各特征微区冲击韧性变化规律与显微组织的内在关联。在组织表征中发现焊缝中出现了大量的析出相,尺寸为0.5～1μm,粗大的块状或杆状析出相主要沿原奥氏体晶界分布,而尺寸为100～200 nm的大量细小杆状析出相主要在晶内分布,这说明焊缝组织在长期高温服役过程中发生了时效演变。接头各特征微区冲击试验表明,冲击韧性最低值出现在焊缝柱状晶区(7.1 J),其次为焊缝中心等轴晶区(15.6 J),这是由于焊缝中大量杆状析出相易诱发应力集中,导致裂纹萌生与扩展,且沿晶分布的粗大块状析出相易导致沿晶开裂,从而严重降低了焊缝的冲击韧性。而在热影响区内,粗晶区的高强马氏体以及粗大晶粒导致冲击功较低(25.7 J),细晶区内高强高韧的细小马氏体板条以及更多晶界使其拥有最好的冲击性能(188.6 J),回火区由于存在粗大块状析出相和少量细小杆状析出相,导致冲击功在过回火区出现了局部低值(48.5 J)。该研究结果可为发电机组的延寿设计提供参考借鉴...     

熔池表面变形对电弧行为特征的影响

在电弧与熔池统一模型的基础上研究熔池上表面变形对电弧行为特征的影响。用本模型计算出的平坦熔池表面电流密度和热流密度的分布与试验结果显示了很好的一致性。而变形熔池表面的电流密度和热流密度分布则不再符合近似的高斯分布。这就为下一步研究电弧和熔池的工作提供了基础。     

TIG焊接电弧与熔池统一模型有限元分析

根据磁流体动力学理论以及焊接的实际情况,建立了三维TIG焊接电弧与熔池的统一数学模型,避免了对电弧以及熔池界面条件的假定,使得对焊接电弧与熔池行为的分析与实际情况更近了一步。运用该数学模型对TIG焊接电弧和熔池的流场和热场进行了有限元分析。采用等效比热法来确定液相分数,假定固液相等同区来解决工件熔化区与非熔化区的移动边界。结果表明：用数学模型模拟出的电弧行为特征以及熔池形状与试验结果相吻合。     

微弧氧化层对铝和不锈钢界面高温扩散行为的影响

选择铝作为填充材料,研究了表面微弧氧化对铝和不锈钢界面扩散行为的影响.结果显示:在610℃时,30μm厚的微弧氧化保护层可以有效阻止Al向不锈钢中扩散,且Al2O3微弧氧化层本身不会与Al基体或不锈钢发生反应.     

9Cr与CrMoV异种焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值研究

裂纹扩展抗力是材料的内在属性,Paris的重要贡献是将ΔK引入疲劳裂纹扩展的研究,表明疲劳裂纹扩散的控制参数是应力强度因子ΔK。本试验异种焊接接头采用钨极氩弧焊(TIG)进行打底焊接,而后采用埋弧自动焊进行多层多道焊接,焊后进行相应的回火处理,之后随炉自然冷却。实验材料为9Cr钢母材、Cr Mo V母材和两侧的热影响区及焊缝区。按照降K法进行测试,应力比分别设定为0.5、0.7、0.9,在近门槛值区域进行多次测量,通过线性回归法拟合出直线方程,由此计算出疲劳扩展门槛值,可反映该焊接条件下9Cr与Cr Mo V异种材料接头的疲劳裂纹扩展行为。     

脉冲电流作用下纯铝熔体凝固晶核的迁移行为(英文)

建立凝固过程的数学模型来揭示自由晶核的迁移行为。模拟结果表明:在脉冲电流作用下,大多数形成于熔体上表面的晶核将往下迁移并随机分布于Al熔体内部,提供更多的形核质点,进而细化凝固组织晶粒。同时,研究在施加脉冲电流(ECP)时晶核尺寸对晶核分布和细化的影响。小尺寸的晶核同周围熔体一同运动,迁移距离较短;而大尺寸的晶核在脉冲电流作用下以较快的速度相对于周围熔体运动,有利于熔体内部晶粒的细化。该研究有利于加深对脉冲电流细化凝固组织机理的认识。     

四毛细管-板结构件扫描电子束钎焊

开发了一个基于虚拟仪器的扫描电子束钎焊系统,采用四叶形扫描轨迹对四毛细管-板结构件进行钎焊,升温速度采用PID控制方法。结果表明:扫描电子束钎焊中最高温度为1 050℃时,钎焊接头质量满足结构技术规范,此情况下钎焊接头平均升温速度为25℃/s,高温停留时间为10 s,温度控制精度为±1℃,避免了薄壁毛细管出现溶蚀、熔穿和堵塞等缺陷。