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TiB_(2)-TiC-SiC复合陶瓷接触反应钎焊接头界面组织及力学性能

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航空学报 2022年第2期43卷 53-63页

作者：蔡小强王东坡王颖杨振文天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300072

采用Ti-Ni中间层体系对TiB_(2)-TiC-SiC(TTS)复合陶瓷进行了钎焊连接,研究不同的钎料成分和保温时间对接头界面组织和力学性能的影响。结果表明:钎料成分变化会引起界面反应机制由Ti与TTS复合陶瓷反应为主的过程向Ni与TTS复合陶瓷反应... 详细信息

采用Ti-Ni中间层体系对TiB_(2)-TiC-SiC(TTS)复合陶瓷进行了钎焊连接,研究不同的钎料成分和保温时间对接头界面组织和力学性能的影响。结果表明:钎料成分变化会引起界面反应机制由Ti与TTS复合陶瓷反应为主的过程向Ni与TTS复合陶瓷反应为主的过程转变。采用Ti-24at%Ni钎料钎焊TTS复合陶瓷时,界面反应主要发生在Ti与TTS复合陶瓷之间,反应产物主要为Ti与TiB_(2)反应形成的TiB以及与SiC反应形成的TiC和Ti_(5)Si_(3)。采用Ti-83at%Ni钎料钎焊TTS复合陶瓷时,界面反应主要发生在Ni与TTS复合陶瓷之间,尤其是与SiC的反应,反应产物主要为Ni;Si和C。此外,保温时间显著影响TTS/Ti-24at%Ni/TTS接头的界面组织和力学性能。随着保温时间的延长,接头中连续的Ti_(2)Ni化合物消失,形成大量的TiB和Ti_(5)Si_(3)。与此同时,TTS复合陶瓷侧界面反应层逐渐增厚。在钎焊温度为1040℃,保温时间为30 min条件下,采用Ti-24at%Ni钎料钎焊TTS复合陶瓷获得的接头室温抗剪强度最大,达到168±10 MPa,高温(800℃)抗剪强度达到81±18 MPa。

关键词：二硼化钛碳化钛碳化硅钎焊界面组织抗剪强度

不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为

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焊接学报 2023年第7期44卷 24-31,78,I0004页

作者：刘雪钟史放徐连勇赵雷韩永典天津大学天津300350 天津市现代连接技术重点实验室天津300350

通过腐蚀疲劳试验研究了在H_(2)S环境中不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为及机理,对试样的微观组织、断口和裂纹扩展路径进行了观察.结果表明,X65管线钢焊接接头焊缝的微观组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体和M/A组元构成,... 详细信息

通过腐蚀疲劳试验研究了在H_(2)S环境中不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为及机理,对试样的微观组织、断口和裂纹扩展路径进行了观察.结果表明,X65管线钢焊接接头焊缝的微观组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体和M/A组元构成,M/A组元增大了焊缝的脆性.粗晶热影响区主要由板条贝氏体和粒状贝氏体组成,焊缝和粗晶热影响区的硬度较高,韧性较差.在不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳机理均为阳极溶解+氢脆混合机制,但低应力幅下腐蚀作用带来的损伤更加显著.随着应力幅的增大,试样的腐蚀疲劳寿命显著降低,裂纹扩展的速率也越快.此外,二次裂纹主要沿着贝氏体板条束的晶界扩展,裂纹尖端在针状铁素体和先共析铁素体处产生了钝化现象,这两类组织有着良好的抗氢脆能力.创新点:(1)阐明了X65管线钢焊接接头在H_(2)S环境中的疲劳行为及机理.(2)揭示了不同应力幅下X65管线钢焊接接头在H_(2)S环境中的疲劳行为差异.(3)明确了针状铁素体和先共析铁素体有着良好的抗氢脆能力.

关键词： X65管线钢焊接接头微观组织腐蚀疲劳行为

SLM成形17-4PH不锈钢微观组织与动态断裂性能

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焊接学报 2023年第2期44卷 1-9,I0003页

作者：陈彦兴刘秀国赵洋洋龚宝明王颖利成宁天津大学天津300072 天津市现代连接技术重点实验室天津300072

通过激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术制备了17-4PH不锈钢,采用电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)和透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)等方法对沉积态和固溶态试样微观组织结构进行了分析.通过示波冲击试验确定了裂纹萌生扩展的特征阶段和动态裂纹扩展阻力曲线(J−R曲线),研究了微观组织与动态断裂性能之间的关系.结果表明,沉积态试样主要由择优且沿增材方向拉长的δ铁素体柱状晶、取向随机的细小马氏体,以及少量奥氏体组成,不同截面具有显著的组织各向异性;大尺寸δ铁素体柱状晶与细小晶粒的结合面作为薄弱环节,使其脆性增加,J−R曲线的撕裂模量较低,以准解理方式断裂.固溶热处理明显弱化组织各向异性,微观组织由尺寸细小、均匀的马氏体组成,其冲击吸收能量提升1倍,动态断裂韧性优良,属于韧性断裂.大尺寸δ铁素体柱状晶与周围细小马氏体晶粒界面结合较弱是沉积态17-4PH不锈钢动态断裂性能较差的主要原因.

关键词：激光选区熔化不锈钢微观组织力学性能

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新型马氏体耐热钢蠕变-疲劳性能与寿命预测

焊接学报 2022年第5期43卷 1-7,I0003页

作者：赵雷冯国才徐连勇韩永典荆洪阳天津大学天津300350 天津市现代连接技术重点实验室天津300350

针对P92和G115新型马氏体耐热钢进行了应力控制下蠕变-疲劳性能研究,分析了保载时间和峰值应力对应力控制下蠕变-疲劳性能的影响规律.结果表明,应力控制下蠕变-疲劳过程中蠕变变形和损伤主导了蠕变-疲劳寿命.蠕变-疲劳寿命随峰值应力和... 详细信息

针对P92和G115新型马氏体耐热钢进行了应力控制下蠕变-疲劳性能研究,分析了保载时间和峰值应力对应力控制下蠕变-疲劳性能的影响规律.结果表明,应力控制下蠕变-疲劳过程中蠕变变形和损伤主导了蠕变-疲劳寿命.蠕变-疲劳寿命随峰值应力和保载时间的增加而下降,同时相同峰值应力下,G115钢的蠕变-疲劳寿命约是P92钢的8~10倍,但G115钢对峰值应力与保载时间的交互作用更为敏感.材料高温强度的变化导致G115钢的蠕变-疲劳性能优于P92钢.针对应力控制下蠕变-疲劳寿命预测,研究了能量法、应变能密度耗竭法、频率分离法和回线能量法等.并基于应力控制蠕变-疲劳非弹性应变损伤机制,提出了最小循环蠕变速率法和基于纯蠕变的最小蠕变速率法.结果表明:最小循环蠕变速率法预测精度最高,而基于纯蠕变的最小蠕变速率法对高寿命区预测良好,而低寿命区误差偏大.

关键词：耐热钢应力控制蠕变-疲劳寿命预测

MAG和激光扫描-电弧复合焊X80钢接头组织和性能

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焊接学报 2022年第5期43卷 36-42,I0005,I0006页

作者：李泽宇徐连勇郝康达赵雷荆洪阳天津大学天津300350 天津市现代连接技术重点实验室天津300350

在激光焊接打底情况下,对比研究了熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)和激光扫描-电弧复合焊(OLAHW)工艺对X80管线钢接头成形、显微组织和力学性能(显微硬度、拉伸性能和冲击韧性)的影响规律.结果表明,两种工艺下均能获得无气孔、夹渣和裂... 详细信息

在激光焊接打底情况下,对比研究了熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)和激光扫描-电弧复合焊(OLAHW)工艺对X80管线钢接头成形、显微组织和力学性能(显微硬度、拉伸性能和冲击韧性)的影响规律.结果表明,两种工艺下均能获得无气孔、夹渣和裂纹缺陷,成形良好的焊接接头,接头组织均主要由针状铁素体(AF)和M-A组元组成.因为更小的焊接热输入和更快的冷却速度,以及激光束扫描促进形核作用,OLAHW填充接头组织中形成较MAG填充接头更多的针状铁素体和更细小的M-A组元. MAG和OLAHW两种填充工艺下接头平均显微硬度和拉伸强度接近,但OLAHW焊接接头的硬度变化相对MAG接头更平缓、硬度值波动较小,且OLAHW填充接头热影响区和焊缝区冲击吸收能量分别为277和217 J,较MAG填充接头分别提高了64%和42%.

关键词： X80管线钢 MAG焊激光扫描-电弧复合焊接微观组织冲击韧性

基于电信号监测的可控自触发电弧图像采集系统

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焊接学报 2022年第4期43卷 1-6,I0003页

作者：吕小青郝福旺王壮壮徐连勇荆洪阳无天津大学天津300350 天津市现代连接技术重点实验室天津300350

基于高速摄像机触发模式的特点,提出了一种基于电信号监测的可控自触发电弧图像采集系统.介绍了系统硬件平台组成和软件总体框架,论述了以电信号有效值为监测条件的相关控制触发算法,叙述了电信号和电弧图像同步采集的具体实现方法,并... 详细信息

基于高速摄像机触发模式的特点,提出了一种基于电信号监测的可控自触发电弧图像采集系统.介绍了系统硬件平台组成和软件总体框架,论述了以电信号有效值为监测条件的相关控制触发算法,叙述了电信号和电弧图像同步采集的具体实现方法,并以表面涂有油污的试样进行了电弧图像采集系统的试验验证.结果表明,该系统能够有效基于电信号可靠自动触发高速摄像机拍摄,抓捕涂有油污表面的过渡过程信息.相比于正常焊接过程,试样表面存在油污时,过渡周期明显增加,电弧形态呈现出较大的发散性.

关键词：电弧图像采集电信号监测触发算法

基于单边缺口拉伸试样的环缝接头阻力曲线确定方法对比

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焊接学报 2022年第5期43卷 21-28,I0004,I0005页

作者：龚宝明田润明刘秀国邓彩艳王东坡天津大学天津300072 天津市现代连接技术重点实验室天津300072

近些年单边缺口拉伸(SENT)试样被用于管道基于应变的设计与评估,并且相关机构发展了一些断裂韧性的测试标准,包括DNVGL-RP-F108,CANMET,BMT,USP以及英国国家标准BS 8571等.但相关测试标准之间在测试原理、测试方法以及断裂韧性计算方法... 详细信息

近些年单边缺口拉伸(SENT)试样被用于管道基于应变的设计与评估,并且相关机构发展了一些断裂韧性的测试标准,包括DNVGL-RP-F108,CANMET,BMT,USP以及英国国家标准BS 8571等.但相关测试标准之间在测试原理、测试方法以及断裂韧性计算方法上还存在较大差异,有必要对它们之间的区别进行进一步的研究.文中以API X80管线钢环缝接头为研究对象,对夹持式单边缺口拉伸(SENT)试样的裂纹尖端张开位移(δ)和J积分阻力曲线不同确定方法进行了对比.结果表明,通过拟合计算J-R曲线、δ-R曲线以及初始断裂韧性值J_(0.2)和δ_(0.2),给出了SENT试样断裂韧性阻力曲线计算的推荐公式.

关键词：断裂韧性单边缺口拉伸试样卸载柔度法阻力曲线

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深水浮体平台焊接结构疲劳性能测试方法

焊接学报 2022年第11期43卷 84-90,I0007页

作者：徐连勇彭晨涛赵雷韩永典冯超天津大学天津300350 天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300350

为了解决现有规范对深水浮体平台复杂焊接结构疲劳设计的适用性难题,攻克了多种复杂载荷下多油缸协同控制技术瓶颈,研制了国际首台套双轴拉压+双轴弯曲复合加载的结构级疲劳测试装置与拉压+弯曲复合加载的全板厚焊接节点疲劳测试装置,... 详细信息

为了解决现有规范对深水浮体平台复杂焊接结构疲劳设计的适用性难题,攻克了多种复杂载荷下多油缸协同控制技术瓶颈,研制了国际首台套双轴拉压+双轴弯曲复合加载的结构级疲劳测试装置与拉压+弯曲复合加载的全板厚焊接节点疲劳测试装置,并建立了空气、海水自由腐蚀、阴极保护腐蚀等多种环境下标准试样的材料级疲劳性能测试方法,构建了多尺度、多环境、多荷载的“材料级-节点级-结构级”焊接结构疲劳测试试验平台,可为中国发展超深水浮体平台在南海复杂恶劣海洋环境下的疲劳设计验证提供有力支撑.

关键词：深水浮体平台结构级疲劳测试疲劳设计疲劳验证

工艺参数对铝合金摩擦挤压增材组织及性能的影响

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航空材料学报 2022年第1期42卷 59-67页

作者：唐文珅杨新岐田超博徐永生天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300354

采用6061-T651铝合金圆棒进行摩擦挤压增材制造(friction extrusion additive manufacturing,FEAM)工艺实验研究,探讨和分析不同主轴转速对单道双层增材试样的增材成形、组织特征和力学性能的影响规律。结果表明:对给定横向移动速度300 ... 详细信息

采用6061-T651铝合金圆棒进行摩擦挤压增材制造(friction extrusion additive manufacturing,FEAM)工艺实验研究,探讨和分析不同主轴转速对单道双层增材试样的增材成形、组织特征和力学性能的影响规律。结果表明:对给定横向移动速度300 mm/min,采用主轴转速为600 r/min和800 r/min均能获得完全致密无任何内部缺陷、厚度分别为2 mm和4 mm的单道双层增材试样,增材整体由细小等轴晶粒组成,增材层间实现冶金连接;800 r/min下工具轴肩的摩擦挤压作用降低,增材层间结合界面呈平直状,塑化金属流动不充分,沉积层宽度较窄、表面成形更粗糙;600 r/min下结合界面经历的塑性变形和热循环更为显著,晶粒细化至6.0μm,但增材界面区软化程度较严重,硬度仅为增材棒料母材的52.7%~56.2%,而800 r/min下界面区的硬度能够达到母材的56.0%~61.3%;在600 r/min和800 r/min下,增材试样均具有优良的综合力学性能,抗拉强度分别达到增材棒料母材6061-T651的66%和70%,而断后伸长率明显较高,分别为母材的212%和169%;与目前其他增材工艺力学性能比较均具有明显的优势。

关键词：摩擦挤压增材制造 6061-T651铝合金连接界面微观组织力学性能