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铝/钢异种金属焊接接头腐蚀行为及其影响因素综述

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焊接学报 2024年第7期45卷 116-128页

作者：徐灏曹睿樊丁兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

铝/钢异种金属焊接接头结合了两种材料优异的性能,在各行各业具有较为广泛的应用.由于铝、钢两种金属之间理化性能的巨大差异以及极小的固溶度,导致铝/钢接头容易出现脆性金属间化合物、气孔等缺陷,严重影响着接头的力学性能.然而,随着... 详细信息

铝/钢异种金属焊接接头结合了两种材料优异的性能,在各行各业具有较为广泛的应用.由于铝、钢两种金属之间理化性能的巨大差异以及极小的固溶度,导致铝/钢接头容易出现脆性金属间化合物、气孔等缺陷,严重影响着接头的力学性能.然而,随着铝/钢接头越来越广的应用范围和复杂多样的应用环境,接头的耐腐蚀性能也得到了更多的关注.对近些年铝/钢异种金属焊接接头的耐腐蚀方面研究工作做了系统的汇总,旨在从接头腐蚀机理出发,提升接头的耐腐蚀性.综述了接头腐蚀形式规律,并从焊接工艺、腐蚀环境、微观组织和金属间化合物等影响因素的角度出发,详细地讨论了腐蚀行为与各因素之间的关系及影响机理.同时,指出了接头腐蚀机理,从各影响因素方面提出了改善接头耐腐蚀性能的措施,减小铝/钢接头实际服役过程中腐蚀所带来的影响.

关键词：铝/钢焊接接头腐蚀行为微观组织金属间化合物

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焊剂对焊接熔池液态金属表面张力的影响

吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1555-1562页

作者：李春凯代悦王嘉昕顾玉芬石玗席保龙兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

基于电弧光谱诊断和熔池振荡原理分别建立了电弧电子温度和熔池液态金属表面张力动态测量系统,研究了3种典型氧化物焊剂对TIG电弧热源作用下熔池表面张力的影响。结果表明:氧化物的引入不会对电弧整体温度产生明显影响,但能够使熔池液... 详细信息

基于电弧光谱诊断和熔池振荡原理分别建立了电弧电子温度和熔池液态金属表面张力动态测量系统,研究了3种典型氧化物焊剂对TIG电弧热源作用下熔池表面张力的影响。结果表明:氧化物的引入不会对电弧整体温度产生明显影响,但能够使熔池液态金属平均表面张力温度梯度由负变正,且熔池表面张力温度梯度与氧化物的熔点有关,氧化物熔点越低,熔池的表面张力温度梯度越大。

关键词：焊接熔池表面张力熔池温度熔池振荡频率电弧整体温度焊剂

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同轴送粉激光熔覆的粉末熔化过程建模与仿真

焊接学报 2024年第5期45卷 47-55,118页

作者：朱明严瀚林张宗智杨骞石玗樊丁兰州理工大学省共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学省共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州职业技术学院兰州730070

同轴送粉激光熔覆中,粉末与激光的交互作用会直接影响熔覆成形的精度与质量,红外摄像无法直接获得激光内粉末的熔化行为,因此通过分析粉末对热量的吸收情况,使用高速摄像系统采集粉末熔化的动态行为,并建立粉末熔化过程的动态解析模型,... 详细信息

同轴送粉激光熔覆中,粉末与激光的交互作用会直接影响熔覆成形的精度与质量,红外摄像无法直接获得激光内粉末的熔化行为,因此通过分析粉末对热量的吸收情况,使用高速摄像系统采集粉末熔化的动态行为,并建立粉末熔化过程的动态解析模型,通过仿真分析激光功率对不同熔化阶段的影响,及粉末进入熔池时的温度特征.结果表明,高速摄像系统采集粉末在激光中的动态熔化行为中存在"固态→固液两相态→液态"3 个典型熔化特征阶段,粉末熔化动态行为可以使用数学解析模型解析,而不同阶段的热物理行为具有粉末与激光热交互作用的动态解析模型,分析了激光功率、离焦量、载粉气流量对粉末熔化行为的影响,同时通过仿真分析不同激光功率对各个特征阶段持续时间的影响,预测粉末颗粒到达基材的温度分布,发现激光功率从 100 W 增加至 1 500 W 时,粉末进入熔池的温度呈非线性变化,温度从750℃增加至 3 250℃.

关键词：同轴送粉激光熔覆热交互行为建模

激光清洗时氟碳铝粉漆层表面粗糙度的分析及其对激光吸收的影响

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焊接学报 2024年第3期45卷 43-53,I0005页

作者：朱明张豪石坤侯宵飞石玗兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

激光清洗2024铝合金飞机蒙皮表面漆层过程中,粗糙表面的形成与演化会对漆层与激光的热交互作用及漆层去除机理产生较大的影响.1 064 nm脉冲激光逐层除漆过程中,分析了漆层表面形貌与粗糙程度的变化,研究了粗糙表面的产生机理及其演化规... 详细信息

激光清洗2024铝合金飞机蒙皮表面漆层过程中,粗糙表面的形成与演化会对漆层与激光的热交互作用及漆层去除机理产生较大的影响.1 064 nm脉冲激光逐层除漆过程中,分析了漆层表面形貌与粗糙程度的变化,研究了粗糙表面的产生机理及其演化规律,并通过建立漆层粗糙表面等效分析模型计算分析了漆层粗糙表面对激光吸收率的影响规律.结果表明,激光除漆过程中不同的去除机理作用后漆层均会出现粗糙表面,且粗糙表面的演化存在一定的规律;逐层除漆时,漆层粗糙表面对激光吸收率有明显增加作用,在激光作用7次后漆层粗糙表面对激光的吸收率增加了32.8%,如果采用固定的初始激光清洗工艺,会因吸收率增大导致铝合金基材产生损伤行为.

关键词：激光清洗铝合金漆层粗糙表面吸收率

尖晶石结构ZnFe_(2)O_(4)纳米晶的形貌调控和光芬顿降解RhB性能

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复合材料学报 2024年第2期41卷 795-803页

作者：李智铭魏智强李超韩明君王青赵玉峰兰州理工大学理学院有色金属先进加工与回收国家重点实验室兰州730050

水资源短缺和人类生产生活需水量的增加使污水净化处理这一话题变热。高级氧化工艺因其高效、环境友好且没有二次污染成为一种行之有效的处理污水方法。其中最具代表性的就是光催化技术和芬顿技术。通过调整工艺参数,采用水热法和煅烧... 详细信息

水资源短缺和人类生产生活需水量的增加使污水净化处理这一话题变热。高级氧化工艺因其高效、环境友好且没有二次污染成为一种行之有效的处理污水方法。其中最具代表性的就是光催化技术和芬顿技术。通过调整工艺参数,采用水热法和煅烧法制备了3种不同形貌的ZnFe_(2)O_(4)纳米晶,即微球状(ZFO-1)、空心球状(ZFO-2)和正六边形状(ZFO-3)。通过XRD、SEM、HRTEM、UV-vis、电化学阻抗谱(EIS)和瞬态光电流响应测试等,对样品的微观结构、形貌、元素组成和光电化学性能进行表征。此外,ZnFe_(2)O_(4)纳米晶光芬顿性能是通过对罗丹明B(RhB)的降解所得出的。结果表明:所制备的3种ZnFe_(2)O_(4)纳米晶均具有立方尖晶石结构和良好的结晶度。ZFO-2表现出优异的可见光吸收能力和最窄的带隙,并发生红移现象。EIS测试表明,ZFO-2的转移内阻最小且瞬态光电流最大,具有优异的光生载流子的迁移和分离能力。ZFO-1、ZFO-2、ZFO-3催化剂的光芬顿降解效率依次为88.2%、97.6%和48.1%,表明具有良好的降解性能。综合得到,ZFO-2具备优异的光降解性能。并探讨了可能的光芬顿降解RhB催化机制。

关键词： ZnFe_(2)O_(4) 形貌控制光电化学性能光芬顿染料RhB

16MnDR钢焊接接头组织特性及在氢氟酸环境中的腐蚀行为

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机械工程学报 2024年第8期60卷 196-203页

作者：顾玉芬鲁娜石玗孙青岭兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 中核兰州铀浓缩有限公司兰州730060

16MnDR钢中厚板核贫料储罐焊接接头采用脉冲钨极氩弧焊(P-TIG)打底和埋弧焊(SAW)填充及盖面工艺制造。只采用P-TIG焊接的打底层组织为针状铁素体+索氏体,但SAW填充后的打底层发生了组织转变,变为多边形铁素体+蠕虫状屈氏体。通过对焊接... 详细信息

16MnDR钢中厚板核贫料储罐焊接接头采用脉冲钨极氩弧焊(P-TIG)打底和埋弧焊(SAW)填充及盖面工艺制造。只采用P-TIG焊接的打底层组织为针状铁素体+索氏体,但SAW填充后的打底层发生了组织转变,变为多边形铁素体+蠕虫状屈氏体。通过对焊接接头在0.1 M氢氟酸中的浸泡腐蚀试验发现,SAW填充后的打底层的耐蚀性发生严重退化,其原因是蠕虫状屈氏体极细的片层结构在腐蚀溶液中发生了微电偶腐蚀,从而近表面的屈氏体就相当于一个块状的渗碳体,然后与周边多边形铁素体形成的大阴极小阳极的腐蚀电偶加速了铁素体的腐蚀溶解,进而屈氏体失去支撑,最终松动脱落并在宏观上形成了腐蚀坑。这一发现为核贫料储罐的安全服役奠定了理论基础,为后续工艺的优化设计指明了方向。

关键词： 16MnDR钢焊接显微组织热循环腐蚀

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GMAW潜弧焊电弧-熔池耦合行为数值分析

机械工程学报 2024年第2期60卷 159-167页

作者：樊丁李德全侯英杰黄健康冯毅兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

GMAW潜弧焊是GMAW在大电流范围内配合高速送丝实现高熔敷率、低飞溅率的一种高效焊接方法,可对中厚板进行有效焊接,显著提高焊接效率。为研究大电流细丝GMAW潜弧焊电弧-熔池耦合机理,建立了细丝GMAW潜弧焊电弧-熔池耦合数学模型,其中特... 详细信息

GMAW潜弧焊是GMAW在大电流范围内配合高速送丝实现高熔敷率、低飞溅率的一种高效焊接方法,可对中厚板进行有效焊接,显著提高焊接效率。为研究大电流细丝GMAW潜弧焊电弧-熔池耦合机理,建立了细丝GMAW潜弧焊电弧-熔池耦合数学模型,其中特别考虑了熔滴过渡和金属蒸气的影响。数值模拟结果表明:纯CO_(2)保护气下细丝GMAW潜弧焊电弧可稳定潜入熔池;GMAW潜弧焊电弧形态与普通GMAW钟罩形的电弧形态不同,电弧进入空腔后,在扩张的同时向下挖掘,使空腔深度显著增加;GMAW潜弧焊时,由热-力耦合引起的电弧-熔池动态演变是导致大熔深的根本原因,该模型的建立为GMAW潜弧焊的应用奠定了理论基础。

关键词： GMAW潜弧焊数值模拟电弧-熔池耦合行为

GTAW熔池激光条纹动态行为与熔透预测方法研究

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机械工程学报 2024年第6期60卷 236-244页

作者：李春凯王嘉昕石玗代悦兰州理工大学省部共建有色金属先进材料加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院温州325100

熔透状态是影响焊缝质量的关键因素之一,可靠传感并实时预测焊缝熔透状态对于提升焊接质量以及焊接智能化水平具有非常重要的意义。利用激光视觉法对低频脉冲钨极氩弧焊(Pulsed gas tungsten arc welding,P-GTAW)不同熔透状态下的反射... 详细信息

熔透状态是影响焊缝质量的关键因素之一,可靠传感并实时预测焊缝熔透状态对于提升焊接质量以及焊接智能化水平具有非常重要的意义。利用激光视觉法对低频脉冲钨极氩弧焊(Pulsed gas tungsten arc welding,P-GTAW)不同熔透状态下的反射激光条纹进行了检测,通过建立熔池表面标准模型分析了激光条纹图像动态行为与三种熔透状态熔池自由表面之间(未熔透、临界熔透、全熔透)的相关性,并基于深度学习卷积神经网络建立了GTAW熔透预测模型。研究表明:P-GTAW激光条纹的动态行为与熔池背面熔透状态、熔池表面振荡模式之间存在明确的光学对应关系,所建立从激光条纹图像到GTAW背面熔透状态的端到端卷积神经网络模型能够准确分类未熔透、临界熔透和全熔透三种状态,且分类准确率可达到98.1%,能够实现焊缝熔透状态实时传感及预测。

关键词：熔透检测激光视觉法深度学习熔池振荡端到端神经网络 GTAW

蜂窝状多孔碳材料装载硫单质及其在锂硫电池中的储能性能研究

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材料导报 2024年第16期38卷 6-11页

作者：康小雅何天启朱福良冉奋兰州理工大学材料科学与工程学院省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

单质硫及其放电最终产物Li_(2)S的绝缘性以及两者密度差异引起的结构坍塌等问题严重阻碍了锂硫电池的进一步发展,找寻合适的基体材料是解决上述问题的有效策略。本工作选用一种蜂窝状多孔碳作为硫正极的基体材料,通过常规的熔融扩散法... 详细信息

单质硫及其放电最终产物Li_(2)S的绝缘性以及两者密度差异引起的结构坍塌等问题严重阻碍了锂硫电池的进一步发展,找寻合适的基体材料是解决上述问题的有效策略。本工作选用一种蜂窝状多孔碳作为硫正极的基体材料,通过常规的熔融扩散法将硫单质固定在碳孔隙中,并利用SEM、XRD、XPS和BET等方法对多孔碳@单质硫复合材料进行了表征。结果表明,硫单质均匀地负载在碳骨架中。同时,蜂窝状结构碳不仅为硫单质提供了电子导电网络,也保证了正极的稳定性。更重要的是,蜂窝状的结构为循环过程中硫正极的体积膨胀提供了一定的缓冲空间,缓解了结构坍塌这一问题。此外,碳基体丰富的孔隙度在一定程度上减少了多硫化物的穿梭。因此,在0.1C的倍率下,多孔碳@单质硫复合材料首次放电比容量高达1125.9 mAh/g,300次循环后比容量可保持305.1 mAh/g。

关键词：锂硫电池正极材料蜂窝状多孔碳电化学性能