The laser direct welding connection between sapphire and TC4 alloy was an important challenge in the fields of aerospace, electronic packaging. Through systematic research on the influence of interfacial pressure from 0 MPa to1.75 MPa on welding quality, it was found that pressure parameters significantly affect joint performance by regulating the triple mechanism of interface contact, element diffusion, and fracture mechanism. Under the action of the optimized interface pressure of 0.75 MPa, even in the practical working conditions where the welded parts are in non-optical contact and the metal surface roughness is as high as Rz 445 nm, the elimination of interface gaps, the promotion of Ti Al interdiffusion to form AlTi3 intermetallic compounds, and the effective balance between interface bonding and base metal integrity were achieved. The shear strength of the joint reached 32.0 MPa, and fracture analysis showed brittle mixed fracture characteristics under this condition. The research provided a novel solution for direct fusion welding of sapphire-metal heterostructures.
针对核电厂水下定位销的更换及安装,为了得到高质高效的自动化焊接方法,通过自行设计的局部干法水下TIG焊枪在水中对控氮不锈钢管板结构进行焊接.首先对局部干法水下TIG焊炬进行结构设计,并采用ANSYS进行焊炬的流体仿真模拟,优化进气口位置、进气方式等并验证其排水效果,研究了焊接工艺参数对水下TIG焊缝成形的影响规律,并对水下TIG焊接焊缝的力学性能进行了测试.结果表明,经过优化,此焊炬在水下焊接时通气3 s后便可得到稳定的局部干燥空间,避免了水环境对焊接过程的干扰.使用此焊枪可以在水下得到均匀连续的焊缝,且焊缝横截面参数随焊接工艺参数变化的规律与陆上焊接相同,但是熔深和熔宽均比陆上焊接的小;同时发现水下焊缝的熔深、熔宽的变化可能是由于水下冷却速度快和低温环境对电弧的热压缩交替作用引起的;焊缝的力学性能与焊接电流成正比,与焊接速度成反比.水下TIG焊接焊缝的力学性能与陆上焊接得到的焊缝相当,甚至略高.
以5083铝合金多道焊对接接头为研究对象,构建了其热-冶金-力学耦合的三维有限元模型,在考虑相变情况下,对两道焊的焊接过程温度场、残余应力分布和变形进行数值计算与分析,并将结果与试验数据进行对比,验证了该模型的准确度.分析了焊接道数和层间温度对焊接残余应力分布以及焊接变形的影响规律,结果表明:随着焊接道数的增加,纵向残余应力逐渐增加,焊接道数对横向残余应力几乎无影响,焊接变形逐渐增加;随着层间温度的升高,纵向残余应力逐渐降低,横向残余应力先减小后增大,但层间温度对焊接变形几乎无影响,可采用100℃作为最佳层间温度进行焊接.
在一些国外海洋油气田开发项目中,输送含有酸性腐蚀介质的海底管道环缝焊接强制要求采用无铜衬垫封底焊接技术,确保焊缝在硫化氢(Hydrogen Sulfide,H2S)酸性腐蚀服役过程中不会出现硫致应力开裂(Sulfide Stress crack,SSC).为解决铜衬垫在封底焊接过程中铜原子受热扩散进入焊缝金属并对其性能产生破坏性影响的问题,采用表面张力过渡(Surface Tension Transfer,STT)封底焊接和熔化极气体保护焊接(Gas Metal Arc Weld-ing,GMAW)填充盖面焊接技术,开发了一种适用于海管S型铺设的无衬垫封底全自动焊工艺并对焊缝性能进行测试研究.结果表明,横向拉伸、全焊缝拉伸、侧弯、冲击、宏观硬度及H2S腐蚀试验等均满足项目焊接规格书及DNV OS F101(2013)标准要求;焊接接头试样均通过了NACE 0177标准下的硫致应力开裂试验,可应用于含H2S酸性环境下X65级碳钢海管的焊接施工.STT表面张力过渡封底焊接属于单面焊双面成形技术,焊接热输入小,飞溅极少,焊缝成形好,是无衬垫封底焊接技术的一种可靠选择.
为解决巴氏合金承载能力低、与钢基体结合强度差等问题,采用感应熔炼工艺制备了SnSb12Cu7.5Ni0.9-x(Ag、Co、Cr)巴氏合金,研究了添加微量元素Ag、Co、Cr对巴氏合金SnSb12Cu7.5Ni0.9微观组织、界面形貌及结合强度的作用规律.结果表明,SnSb12Cu7.5Ni0.9合金中分别添加1％的Ag、Co、Cr元素后,组织中的方块状SnSb相细化且略有钝化,颗粒状η相(Cu6Sn5)相由细长条状逐渐转变为蠕虫状.巴氏合金/钢基体界面处存在一层相互连接的过渡层,添加1％Ag、Co、Cr后界面处过渡层厚度增加,组织均匀性得到改善,并提高了巴氏合金/钢基体结合强度,其中添加1％Co元素的结合强度最高,为51.9 MPa,较基体提高了13％.
