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铝/铜蓝-红激光复合焊接头组织及性能

焊接学报 2024年第3期45卷 54-60,I0005,I0006页

作者：史颖杰崔泽琴丁正祥郝晓虎王文先李卫国太原理工大学太原030024 山西浙大新材料与化工研究院太原030032 中船黄埔文冲船舶有限公司广东省舰船先进焊接技术企业重点实验室广州510715 太原理工大学工程训练中心太原030024

为实现动力电池的高效可靠焊接,文中采用蓝-红复合激光进行了1050 Al/T2 Cu搭接焊,分析了激光功率对接头显微组织、相分布、力学性能及导电性能的影响规律.结果表明,铝/铜搭接接头焊缝表面平整,截面呈现T形,PB(蓝光功率)保持300 W,PR(... 详细信息

为实现动力电池的高效可靠焊接,文中采用蓝-红复合激光进行了1050 Al/T2 Cu搭接焊,分析了激光功率对接头显微组织、相分布、力学性能及导电性能的影响规律.结果表明,铝/铜搭接接头焊缝表面平整,截面呈现T形,PB(蓝光功率)保持300 W,PR(红光功率)在700~1400 W区间内增加,铜侧熔深由60μm增大到1000μm,在PR=800 W时实现良好的冶金结合.焊缝组织由Al固溶体、Al-Cu共晶相和Al_(2)Cu金属间化合物组成,随激光功率增大,焊缝局部出现Al_(4)Cu_(9)相,边缘出现AlCu,Al_(4)Cu_(9)和AlCu_(3)相.在PR=800 W下抗剪强度达到最高108.6 MPa,接触电阻达到最小94μΩ,裂纹由两极交界处Al_(2)Cu区域萌生,沿焊缝边缘由外层Al_(2)Cu区扩展到底部Al固溶体和Al-Cu共晶区交界处,断裂形式为解理断裂.

关键词：复合激光焊铝/铜异质材料界面反应微观组织力学性能导电性

高频脉冲电流辅助轧焊AZ31B镁合金复合板界面连接机理

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 169-177页

作者：许振波张婷婷王艳卞功波王涛王文先太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心山西太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

为探究高频脉冲电流作用下金属板复合机理,设计了高频脉冲电流辅助轧焊复合预制缺口镁合金复合板试验。对比不同加载频率(25、50、75 kHz)参数下复合板连接界面和近界面组织演变特征及复合板的力学性能;通过金相显微镜观察近界面微观组... 详细信息

为探究高频脉冲电流作用下金属板复合机理,设计了高频脉冲电流辅助轧焊复合预制缺口镁合金复合板试验。对比不同加载频率(25、50、75 kHz)参数下复合板连接界面和近界面组织演变特征及复合板的力学性能;通过金相显微镜观察近界面微观组织形貌特征;采用纳米压痕仪和维氏硬度计表征连接界面特征微区和横截面硬度分布规律;采用拉伸试验机和扫描电子显微镜进一步对镁合金板材的抗拉强度和断口形貌进行表征分析。结果表明,随着频率的增大,连接界面复合效果呈现先升高后下降的趋势;当高频电流频率为50 kHz时,镁合金复合板的抗拉强度和延伸率最优,分别达到292.52MPa和25.7%。究其原因主要是基于高频脉冲电流的集肤效应、邻近效应、焦耳热效应及界面微区的接触电阻与轧制力耦合作用的结果。

关键词：镁合金焊合高频脉冲电流集肤效应拉伸性能

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殷瓦合金激光增材制造研究进展

机械工程学报 2024年第11期60卷 259-272页

作者：任国鑫崔泽琴丁正祥郝晓虎王文先李卫国太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 山西浙大新材料与化工研究院太原030032 中船黄埔文冲船舶有限公司广东省舰船先进焊接技术企业重点实验室广州510715 太原理工大学工程训练中心太原030024

随着中低温极端环境使役需求的增加,具有形状尺寸高度稳定特性的殷瓦合金精密器件将进一步展现其独特的重要价值。殷瓦合金激光增材制造技术有望解决中低温用复杂结构精密器件的高质量制造瓶颈。对国内外殷瓦合金激光增材制造的研究进... 详细信息

随着中低温极端环境使役需求的增加,具有形状尺寸高度稳定特性的殷瓦合金精密器件将进一步展现其独特的重要价值。殷瓦合金激光增材制造技术有望解决中低温用复杂结构精密器件的高质量制造瓶颈。对国内外殷瓦合金激光增材制造的研究进展进行梳理总结,包括缺陷种类、缺陷形成机制、微观组织演变、制备工艺对成型构件热膨胀特性和力学性能的影响规律等,激光增材制造技术在较宽的工艺参数范围内,成功实现高致密度殷瓦合金样品的制备,且样品拥有着不亚于铸态构件的力学性能与热膨胀性能。最后概述利用激光增材制造技术制备殷瓦合金复合材料的相关研究现状,并展望殷瓦合金激光增材制造技术的发展方向。

关键词：殷瓦合金激光增材制造缺陷显微组织热膨胀系数力学性能

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AlO/EP复合材料超声波衰减特性研究

太原理工大学学报 2024年

作者：钟黎明李洲杜晓刚张婷婷王文先太原理工大学材料科学与工程学院国网山西省电力公司电力科学研究院太原理工大学机械与运载工程学院

超声波检测技术是当代无损检测领域向定量化无损评价方向发展的研究热点，也是电力行业GIS设备定时巡检的重要手段。但是，由于GIS设备中盆式绝缘子等材料属性导致的声衰减大、有效检测深度有限是制约其应用推广的关键瓶颈。本文设计并... 详细信息

超声波检测技术是当代无损检测领域向定量化无损评价方向发展的研究热点，也是电力行业GIS设备定时巡检的重要手段。但是，由于GIS设备中盆式绝缘子等材料属性导致的声衰减大、有效检测深度有限是制约其应用推广的关键瓶颈。本文设计并制备了不同含量Al2O3颗粒相的树脂基复合材料，通过其微观形貌组织观察，解耦了复合材料声学参数演变、微观结构分布规律对超声波检测能量衰减的影响重要因素；测试表征了超声检测声学参数及规律曲线；同时，建立数值仿真探讨了树脂EP基体、Al2O3颗粒增强相及连接界面对超声衰减特性的影响规律。结果表明：颗粒与连续相的物性差异以及颗粒在连续相中的体积浓度是影响超声波衰减机制的关键，如氧化铝颗粒的模量和声阻抗分别比树脂基体高出97.91 GPa和3.634 ×107g/cm2·s，3种不同填料浓度的试块声阻抗也从0.29×106g/cm2·s增加到0.67×106g/cm2·s。仿真发现只有当区域团簇颗粒尺寸为100 μm以上时，模型中出现超声波的散射现象，代表对超声波能量的耗散作用增大。另外试验中探头频率从5 MHz逐渐降至1 MHz，材料超声衰减系数从2.15 dB/mm减少至0.52 dB/mm。本文利用有限元仿真和试验测试结合对复合材料的衰减性能进行讨论，补充了超声波在材料内部的损耗机制研究。

关键词： Al O /EP复合材料超声波检测衰减系数数值仿真

0Cr21Al6不锈钢自熔焊接头脆性及调控机理

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太原理工大学学报 2024年

作者：郭子昊杨密张婷婷李欣儒王文先太原理工大学材料科学与工程学院太原钢铁(集团)有限公司太原理工大学先进成形与智能装备研究院

FeCrAl不锈钢不仅是电加热功能材料而且也是一种重要的结构功能材料，在航空航天、风电叶片、运载装备等极端环境下有广泛的应用需求。但由于FeCrAl为超纯铁素体不锈钢，其焊缝组织粗化、脆性较强、容易产生焊接裂纹，难以用于结构件制... 详细信息

FeCrAl不锈钢不仅是电加热功能材料而且也是一种重要的结构功能材料，在航空航天、风电叶片、运载装备等极端环境下有广泛的应用需求。但由于FeCrAl为超纯铁素体不锈钢，其焊缝组织粗化、脆性较强、容易产生焊接裂纹，难以用于结构件制造。本论文以3mm厚度0Cr21Al6冷轧态板材作为研究对象，对比激光自熔焊与TIG自熔焊接头组织和性能，分析FeCrAl不锈钢的焊接接头的脆性特征并针对性提出接头脆性改善和调控措施。结果表明，该材料的碳当量高达4.06、冷裂纹倾向严重，是该材料接头易产生横向裂纹的主要原因之一；同时焊接过程中拘束应力也是加剧裂纹产生的重要原因之一，证实采用自由焊接的方式辅以焊后锤击等降低拘束应力进而避免焊接裂纹发生；与TIG焊接头性能对比，发现采用能量密度高的激光焊接，接头区组织明显减小、脆性降低，其延伸率提高到10%以上，约为母材的40%；对比焊后超声波冲击处理后接头组织性能分析，发现超声冲击载荷促进了焊缝中心再结晶转变，进一步降低了接头脆性，接头延伸率提高至20%。这为FeCrAl不锈钢电热功能与结构一体化制造提供了理论支持。

关键词： FeCrAl不锈钢焊接工艺拘束应力晶粒粗化超声波冲击

基于心脏磁共振晚期钆增强的心肌信号强度异质性对心肌炎患者预后价值的研究

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磁共振成像 2024年第3期15卷 68-73页

作者：刘方圆高艳王文先史荣超李莎王锡明山东大学医学融合与实践中心济南250012 山东省立医院影像科济南250021

目的探讨左心室熵在心肌炎患者预后评估中的应用价值。材料与方法收集自2015年7月至2023年10月山东省立医院临床诊断为心肌炎的患者共56例,分析其临床指标、心脏磁共振参数及左心室熵。根据患者是否发生主要不良心血管事件(major adve... 详细信息

目的探讨左心室熵在心肌炎患者预后评估中的应用价值。材料与方法收集自2015年7月至2023年10月山东省立医院临床诊断为心肌炎的患者共56例,分析其临床指标、心脏磁共振参数及左心室熵。根据患者是否发生主要不良心血管事件(major adverse cardiovascular events,MACE)分为预后良好组(42例)和预后不良组(14例);通过受试者工作特征(receiver operator characteristic,ROC)曲线分析评估左心室熵的预测价值,采用生存函数分析(Kaplan-Meier法,K-M)绘制生存曲线,应用Log-rank检验K-M曲线。结果在随访过程中,14例患者(25.00%)发生MACE,预后不良组患者的左心室熵显著增高(P<0.001)。ROC曲线分析显示,左心室熵的ROC曲线下面积为0.871,敏感度为78.5%,特异度为83.2%。K-M分析显示,左心室熵≥7.805患者的总生存率低于左心室熵<7.805患者(P<0.001)。结论左心室熵对预测心肌炎患者MACE的发生有一定的参考价值,有助于临床更好地评价心肌炎患者的预后。

关键词：心肌炎主要心血管不良事件心脏磁共振左心室熵 T1 mapping 磁共振成像

基于AlO/环氧树脂复合材料的盆式绝缘子在役态裂纹萌生及失效断裂机制研究

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绝缘材料 2024年

作者：李洲钟黎明王文先高义斌杜晓刚张甍张婷婷太原理工大学材料科学与工程学院国网山西省电力公司电力科学研究院太原理工大学机械与运载工程学院

盆式绝缘子是由环氧树脂（EP）和Al2O3组成的一种复合材料。近年来，在役盆式绝缘子的失效引起的急停事故时有发生，造成经济损失惨重。本文总结了近年盆式绝缘子失效破坏的一般规律和特征，并截取典型失效区域试样，分析基体微观组织... 详细信息

盆式绝缘子是由环氧树脂（EP）和Al2O3组成的一种复合材料。近年来，在役盆式绝缘子的失效引起的急停事故时有发生，造成经济损失惨重。本文总结了近年盆式绝缘子失效破坏的一般规律和特征，并截取典型失效区域试样，分析基体微观组织形貌、微纳米尺度的力学行为和失效断口的形貌特征，进一步阐释了基于Al2O3/环氧树脂复合材料的裂纹萌生及失效断裂机制。通过采用纳米压痕力学技术对复合材料异质界面微观力学性能进行表征分析，发现环氧树脂基体的断裂韧性值约为0.55 MPa·m1/2，在载荷作用下裂纹从环氧树脂基体中萌生，并不断扩展，当遇到高强度的Al2O3颗粒时因受阻而发生偏转，并沿着颗粒与基体的界面快速扩展。本研究为电力行业盆式绝缘子的安全服役及复合材料制备工艺优化有重要的指导作用。

关键词： Al O /环氧树脂复合材料裂纹萌生微观组织断裂韧性

基于Al_(2)O_(3)/环氧树脂复合材料的盆式绝缘子在役态裂纹萌生及失效断裂机制研究

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绝缘材料 2024年第8期57卷 31-38页

作者：李洲钟黎明王文先高义斌杜晓刚张甍张婷婷太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 国网山西省电力公司电力科学研究院山西太原030001

本文首先总结了近年盆式绝缘子失效破坏的一般规律和特征,然后截取典型失效区域试样,分析基体微观组织形貌和失效断口的形貌特征,最后采用纳米压痕力学技术对复合材料异质界面微观力学性能进行表征分析,阐释基于Al_(2)O_(3)/环氧树脂复... 详细信息

本文首先总结了近年盆式绝缘子失效破坏的一般规律和特征,然后截取典型失效区域试样,分析基体微观组织形貌和失效断口的形貌特征,最后采用纳米压痕力学技术对复合材料异质界面微观力学性能进行表征分析,阐释基于Al_(2)O_(3)/环氧树脂复合材料的裂纹萌生及失效断裂机制。结果表明:环氧树脂基体的断裂韧性值约为0.55 MPa·m^(1/2),在载荷作用下裂纹从环氧树脂基体中萌生,并不断扩展,当遇到高强度的Al_(2)O_(3)颗粒时因受阻而发生偏转,并沿着颗粒与基体的界面快速扩展。

关键词： Al_(2)O_(3)/环氧树脂复合材料裂纹萌生微观组织断裂韧性

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热处理温度对0Cr21Al6热轧板材组织结构及性能的影响

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特殊钢 2024年第3期45卷 75-79页

作者：高培军杨密张涵王文先山西太钢不锈钢股份有限公司太原030003 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024

为提高热轧态0Cr21A16合金板材的组织均匀性和塑性,以改善其高温性能及冷加工特性,分析研究了不同温度的热处理试验及组织性能。采用光学显微镜、X射线衍射仪、Gleeble高温热拉伸实验、扫描电镜和纳米压痕仪等研究了热处理前后0Cr21Al6... 详细信息

为提高热轧态0Cr21A16合金板材的组织均匀性和塑性,以改善其高温性能及冷加工特性,分析研究了不同温度的热处理试验及组织性能。采用光学显微镜、X射线衍射仪、Gleeble高温热拉伸实验、扫描电镜和纳米压痕仪等研究了热处理前后0Cr21Al6合金板材的显微组织和力学性能。结果表明,通过热处理的方式改善0Cr21Al6合金板材的组织均匀性,在960℃保温6 min 40 s后快速冷却,晶粒平均尺寸为42μm,整体的晶粒尺寸相对于940、980、1000、1020℃热处理后较为均匀、细小,硬度和塑性达到最佳匹配,断裂韧度KIC在960℃处理下达到最佳,拥有最佳的综合性能,可有效避免生产过程中材料的脆性断裂问题。另外Gleeble实验显示1000℃以上的热处理温度不再适合于热加工。

关键词： FeCrAl合金 0Cr21Al6钢热轧板热处理微观组织力学性能

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