Al2O3／Ni—Ti钎料／Nb的封接及其组织和性能的研究

探讨了用Ｎｉ－Ｔｉ高温合金对Ａｌ２Ｏ３陶瓷与金属Ｎｂ的封接行为．结果表明，Ｎｉ－Ｔｉ钎料对Ａｌ２Ｏ３陶瓷有良好的润湿性及高的焊后界面强度．钎料中的Ｔｉ与Ａｌ２Ｏ３中的Ｏ在反应界面上富集和结合是两种材料实现连接的原因．Ｎｂ溶入钎料中对减弱界面残余应力、提高强度有利     

异种金属材料扩散焊界面断裂分析

本文探讨了将能量理论应用于异种金属材料扩散焊接头界面断裂韧性测试的可行性，并应用双悬臂梁试件测试了（Ａ３＋Ｃｕ，Ａ３＋ＬＹ１２）几种材料组合扩散焊接头界面的临界裂纹能量释放率。结果表明，异种金属材料扩散焊接头界面裂纹能量释放率与材料的弹性模量及板厚的组合有关，通过材料性能和几何尺寸的合理匹配，可以优化界面抗断裂性能。     

含金属间化合物的Al基合金半固态加压连接Si3N4陶瓷

用含金属间化合物Al3Ti或Al3Zr的Al基合金作连接材料,研究了半固态加压连接Si3N4陶瓷时接头的形成,以及Al基合金种类和连接压力对接头组织与强度的影响。结果表明:半固态连接可获得性能良好的陶瓷接头;连接过程中加压能提高连接层金属中耐高温金属间化合物的含量,达到提高接头高温性能的目的;连接压力适当时,接头在室温和600℃下的剪切强度可分别达到126～136MPa和32～34MPa,明显比用纯Al连接的接头强度高;在结合界面形成过程中,第二活性元素Ti和Zr也参与了界面反应。     

铝铜连接的感应钎焊工艺

为使钎焊技术进一步提高,采用Zn-Al钎料对Al与Cu进行了感应钎焊连接研究,利用扫描电镜、X射线衍射和室温压剪试验等分析手段对接头的微观组织和室温剪切强度进行实验。结果表明,利用Zn-Al钎料可以实现Al与Cu的连接;接头的界面结构为Al/Al基固溶体＋Al-Zn共晶组织＋CuAl2金属间化合物/（Cu,Zn）固溶体层/Cu;在电流为340 A、时间为9 s的钎焊条件下,接头的剪切强度在室温下达到128.5 MPa。     

异种钢焊接接头高温力学性能的研究

为提高电站锅炉过热器铁素体－奥氏体异种钢焊接接头的高温蠕变断裂强度和延长服役寿命，设计了用专用镍基填充材料焊接的不锈钢－镍基焊缝－耐热钢三元组合接头。通过对不同焊缝接头的高温持久性能试验及用ＳＥＭ和ＥＰＭＡ对焊缝界面组织变化的对比分析，认为在高温低应力条件下接头早期失效的主要原因是熔合区及热影响区碳、铬等元素迁移和碳化物聚集所引起的蠕变断裂。组合接头的设计方案对改善接头应力分布，阻碍碳扩散和提高接头蠕变强度具有显著效果     

SPCC钢与NdFeB永磁体的激光点焊

在电子、汽车及音响器件的制造中,稀土永磁材料NdFeB与钢构件之间连接通常采用机械连接或粘接的方法,而关于钢与磁材料焊接的研究与应用还未见报道.为实现钢磁异质材料之间快速和高质量的连接,该文探索采用激光点焊方法连接SPCC钢与NdFeB永磁体,并对接头的形成过程、硬度、强度和断裂行为进行了研究.结果表明:激光点焊过程中,两种母材受热快速熔化、混合、凝固形成接头;接头中硬度分布不均匀,热影响区的硬度比NdFeB母材低,熔核内熔核线附近区域硬度最高,熔核中部硬度最低;接头断裂应力可达到磁体强度的75%;熔核与磁体界面上容易出现热裂纹,结合较弱,因此剪切试验中接头主要从这一区域发生断裂,断裂为晶间断裂,是典型的脆性断裂.     

带有中间过渡层的Si3N4/Q235钎焊接头残余应力数值模拟

应用有限元软件ANSYS，对带有中间过渡层的Si3N4陶瓷与Q235金属钎焊接头的残余应力进行了三维有限元分析。分析了从高温1053K冷却到室温时接头残余应力的大小和分布情况，讨论了被连接材料本身结构形状尺寸、过渡层性能与厚度等因素对残余应力的影响规律，比较了有过渡层的方棒接头试件和圆棒接头试件残余应力的特征。这些分析结果，为工程实际提供有意义的参考。     

钛合金/镍/不锈钢网的扩散连接技术

研究了以Ni为中间过渡层时，钛合金与不锈钢网的扩散连接技术，分析了影响扩散连接的主要因素和接头微观组织，确定了最佳工艺参数，并获得了剪切强度达146MPa的无变形接头。     

界面效应对纳米多孔材料宏观弹塑性力学性能的影响

当多孔材料的孔洞为纳米尺度时,基体/孔洞的界面效应会对这种材料的弹塑性力学性能产生较大影响.本文通过理论分析将描述界面效应的传统数学界面模型等效为具有一定厚度的界面相模型,并基于ABAQUS的UMAT子程序开发了界面相材料模型.以此为基础,采用有限元数值模拟的方法,研究了孔隙率、孔径尺寸及界面残余应力对纳米多孔金属材料宏观弹塑性拉伸-压缩性能的影响.结果表明,孔径尺寸和界面残余应力一定时,孔隙率增大引起有效弹性模量和屈服强度减小;若孔隙率与界面残余应力保持不变,孔径尺寸增大会引起有效屈服强度和流动应力增大;界面残余应力会导致纳米多孔金属拉伸-压缩曲线存在明显的不对称现象;由于界面相的负刚度效应,当纳米多孔金属变形到一定程度时呈现出软化现象,即宏观应力随变形增加而减小.     

预应力工字型围护桩接头的抗剪性能

预制桩为标准化长度,合理可靠的拼桩接头可促进预制围护桩的推广应用。采用翼缘L型钢板-钢连接板-高强螺栓的接头形式连接预应力混凝土预制工字型桩端,通过剪切试验研究了该接头的剪切破坏模式及抗剪承载能力,并建立有限元模型对接头的剪切破坏过程进行了数值模拟,在试验验证的基础上,采用有限元分析方法研究了混凝土强度、连接钢板强度、预应力混凝土(prestressed concrete,PC)钢棒数量对桩接头抗剪承载力的影响。研究结果表明:考虑塑性损伤的三维精细化数值模拟结果与试验结果吻合较好;随着剪切荷载的增加,接头处顶、底部的连接钢板及顶部PC钢棒先于其他部位屈服;改变混凝土强度和顶部的纵向PC钢棒数量,可显著改变接头的抗剪承载力;而改变连接钢板屈服强度,对承载力影响并不明显。     

AISI304/低碳钢真空扩散焊接头组织和性能

采用真空扩散焊接方法连接AISI304奥氏体不锈钢和低碳钢异种材料.在焊接温度和焊接压力恒定的条件下,研究焊接时间对ASTM304/低碳钢异种材料扩散焊接头组织和性能的影响.研究结果表明:在焊接温度850℃,焊接压力10 MPa,焊接时间60 min条件下AISI304奥氏体不锈钢/低碳钢异种材料实现了良好的扩散结合,其强度和韧性均超过低碳钢母材水平.接头抗拉强度达到440 MPa,拉伸断裂发生在低碳钢一侧.在扩散焊高温环境下,界面附近有碳化物偏析现象,析出相为脆硬的Cr23C6,脆硬相的出现导致界面韧性下降,延长焊接时间可有效避免有害化合物Cr23C6的析出,冲击韧性达到120.5 J/cm2,冲击断口在低碳钢一侧.     

AgCu28对Be/HR-1不锈钢热静压接头组织性能的影响

以AgCu28合金作为中间层材料,进行Be/HR—I不锈钢热静压扩散连接。利用光学金相、扫描电镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)和X射线衍射仪(XRD)及材料试验机分析了热静压扩散连接接头的显微组织、元素和物相分布以及力学性能,探讨了扩散区成分、组织结构与性能的关系,以及AgCu28合金作为中间层材料的作用。研究表明:采用AgCu28合金作为中间层材料,能够实现Be/HR—I不锈钢的扩散连接,能有效地减少铍、不锈钢间的元素互扩散,减少了Be与Fe和不锈钢中其他合金元素的脆性金属间化合物的大量生成,接头质量较好。     

间隙对单搭接胶接接头强度和应力的影响

研究了搭接长度为12．5mm的单搭接接头搭接区域预留间隙对搭接强度和应力的影响。结果表明，间隙的位置对搭接强度有较大的影响，与连续胶层相比，胶层中部一定宽度的间隙虽然使名义强度降低，但对于提高单搭接接头的实际强度有明显的作用，剪切强度最大值可比连续胶层接头增大约60％，而胶层端部预留间隙却使名义强度和实际强度均显著降低，对两种接头进行了有限元的数值分析，指出最大应力仍然处于胶瘤端部附近，间隙位置对应力的峰值有较大的影响。     

胶接、胶焊与点焊接头剪切拉伸疲劳行为

通过剪切拉伸疲劳试验测定车用结构胶接接头、胶焊接头和点焊接头在不同应力水平下的疲劳寿命.基于载荷-寿命曲线在单对数坐标下为指数曲线段这一假设,利用疲劳试验数据拟合出载荷-寿命曲线,以此表征三种接头的疲劳性能.同时,对胶接接头、胶焊接头和点焊接头的疲劳行为进行对比分析.研究表明:三种连接方式的疲劳试验数据具有较好的规律性;拟合结果证实了三种接头载荷-寿命曲线在单对数坐标下为指数曲线段这一假设的正确性;胶接接头的疲劳强度最高,而点焊接头最低;胶焊接头的疲劳断裂行为比胶接接头更为安全;通过胶焊工艺可以有效提高车身接头的疲劳寿命等.研究结论为车用结构胶胶接技术的应用提供了参考依据.     

Ti6Al4V和Al2A12的扩散连接界面组织及力学性能

采用热等静压(HIP)工艺连接Al2A12和Ti6Al4V两种不同的航空航天用材料.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察连接过渡区的微观组织和组成的演化,并测试其主要的力学性能.结果表明:采用热等静压制备这两种材料的界面连接好;Ti/Al反应层界面处形成了不同的金属间化合物,例如,Al3Ti、TiAl2和TiAl;连接接头处硬度为163HV,界面连接处剪切强度达到了23MPa,比只添加镀层而无中间层的连接强度提高了约17.9%,但低于带有中间层的连接强度.由于过烧和孔隙的形成使得断裂方式是脆性断裂.由此可知,在热等静压成形过程中异种材料的元素发生了相互扩散,在扩散连接处形成了不同的金属间化合物,这些金属间化合物影响连接处的力学性能.     

高强度U肋加劲钢板残余应力测试及模拟分析

为研究Q420级高强度U肋加劲钢板纵向焊接残余应力分布特点及影响因素,利用切割法对U肋加劲钢板进行了纵向残余应力测试,通过三维实体热弹塑性有限元模型和单元生死技术模拟了焊缝填充和焊接过程,比较分析了高强度钢和普通强度钢的残余应力分布特点,探讨了母板厚度及U肋的厚度、间距、宽度、高度对加劲板焊接残余应力的影响.研究结果表明,U肋两侧的焊接先后顺序并不影响加劲板的残余应力分布;非焊接区域残余压应力峰值和分布特点与板件材料的屈服强度基本不相关;板件厚度、U肋顶宽和U肋高度是影响高强度U肋加劲钢板焊接残余应力的主要因素.     

梯度涂层材料残余热应力分析

在陶瓷涂层中引入恰当的过渡层使之成为梯度涂层概可提高陶瓷涂层与金属界面的结合强度，也能有效地缓解界面附近的残余热应力。     

界面端脆性开裂扩展的数值模拟

用有限元分析了简支梁下表面粘贴异质材料后粘贴材料性能及结合角对界面端附近应力分布的影响,在此基础上,分别应用最大切应力准则和最大周向拉应力准则对界面端开裂扩展进行了数值模拟.计算结果表明,粘贴材料的性能及结合角仅对界面端附近的应力数值有影响,而对其分布规律影响不大;界面端或者由最大切应力引起沿界面开裂扩展,或者由最大周向拉应力引起垂直于界面在梁内开裂扩展.