復合材料文獻

碳纖維增強復合材料與6061鋁合金激光連接仿真/徐良, 等. 焊接學報, 2023, 44(11): 42-51.

摘要：為研究碳纖維增強復合材料和鋁合金搭接激光焊接過程的溫度變化規律,文中以6061鋁合金和碳纖維增強尼龍66復合材料(CF/PA66)為研究對象,建立了基于熱傳導的有限元模型,使用SYSWELD軟件對兩種材料搭接激光焊接過程進行數值模擬,并通過試驗驗證了模型的準確性;在此基礎上研究了激光功率、焊接速度、搭接寬度、冷卻條件、工裝導熱條件對接頭溫度場的影響規律;研究發現,CF/PA66樹脂熔化區域隨著激光功率的增大而增加,隨冷卻速度的增大而減小,同種工藝參數下材料搭接尺寸對界面樹脂最大熔化寬度無影響,水冷條件能夠顯著降低CF/PA66樹脂熔化量,導熱材料熱導率越大,對PA66樹脂熔化量的降低作用越顯著。

關鍵詞：激光焊接;6061鋁合金;碳纖維增強尼龍66復合材料;數值模擬

摘要：采用Ti-Zr-Cu-Ni釬料對TiBw/TA15鈦基復合材料進行真空釬焊,對不同工藝參數下釬焊接頭組織及性能進行分析。結果表明,釬焊界面主要由針狀的α-Ti相、間隙β-Ti相及Ti2(Cu,Ni)金屬間化合物及TiBw增強相組成。隨著釬焊溫度(920～980 ℃)和保溫時間(60～150 min)的增加,針狀α-Ti相占比增加,金屬間化合物減少,TiBw分布趨于均勻,接頭力學性能增加。但較長的保溫時間導致界面寬度增加,使接頭整體塑性下降。釬料添加量較少且適宜的情況下,釬焊溫度980 ℃,保溫時間90 min下能獲得最佳力學性能。

關鍵詞：鈦基復合材料;真空釬焊;釬焊接頭;界面組織;工藝參數

SiCp/2009Al復合材料攪拌摩擦焊T形接頭組織與力學性能/張振, 等. 焊接學報, 2022, 43(6): 75-81.

摘要：在工具轉速800～1 200 r/min、焊接速度100～150 mm/min的工藝參數下,對6 mm厚的硬態(自然時效態)體積分數為15%SiCp/2009Al復合材料軋制板材進行T形攪拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW),均獲得了致密無缺陷的接頭。結果表明,FSW過程中,劇烈塑性變形使焊核區部分SiC顆粒發生一定程度的破碎,破碎程度隨轉速的增加而增加,隨焊接速度的增加而減弱;焊核區中的微米級強化相發生破碎、溶解,并沿焊核區細晶界面析出。T形接頭橫板兩側各存在2個低硬度區,靠近焊核區的低硬度區的硬度比遠離焊核區的低硬度區的硬度低;固定焊接速度為100 mm/min時,轉速從800 r/min增加到1 200 r/min時,接頭的抗拉強度不變;固定轉速為800 r/min時,將焊接速度從100 mm/min增加到150 mm/min時,接頭的抗拉強度輕微降低。接頭拉伸過程中在橫板與豎板交界處受應力最大,所有接頭均在此區域斷裂。

關鍵詞：鋁基復合材料;攪拌摩擦焊;微觀組織;析出相;力學性能

纖維增強熱塑性樹脂基復合材料與金屬激光連接研究進展/徐潔潔, 等. 焊接學報, 2021, 42(10): 73-86.

1929年編纂委員會成立后，從事編纂事務的職員群體有了一個獨立、統一、固定的組織。因此，編纂委員會的成立，標志著國立北平圖書館編纂群體的正式形成。盡管1935年以后“編纂委員會”這一名稱不再使用且成員結構和數量都發生很大變動，但從事編纂事務的職員群體卻繼續以“編纂”或“編纂室”的名義獨立存在著。據筆者統計，1929至1937年間，任職于編纂委員會或編纂室的成員共計有28人（見表2）。

摘要：纖維增強熱塑性樹脂基復合材料與金屬的異質構件在輕量化現代裝備中的應用日趨廣泛,實現異質構件優質、高效、可靠的連接具有重要的學術意義和工程應用價值。詳細綜述了異質接頭激光連接原理和界面結合機制,以及連接界面結合強度增強方法和激光連接工藝對連接接頭抗剪強度的影響。通過增強機械結合和化學鍵結合,同時采用控制激光熱輸入、施加壓力、填充樹脂材料等措施抑制缺陷的產生,接頭抗剪強度已可以滿足工業應用對靜載強度的要求。同時展望了纖維增強熱塑性樹脂基復合材料與金屬激光連接技術的發展趨勢。

關鍵詞：纖維增強熱塑性樹脂基復合材料;激光連接;超快激光刻蝕;界面增強方法;接頭強度

電弧熔絲增材制造鈦/鋁復合材料的組織與性能/夏玉峰, 等. 焊接學報, 2021, 42(8): 18-24.

摘要：通過基于冷金屬轉移的電弧熔絲增材制造技術制備了鋁/鈦復合材料。觀察到鈦/鋁結合界面存在元素擴散,形成一定厚度的中間反應層,表明界面結合良好。同時,通過硬度測試得到界面附近的硬度介于鈦側與鋁側之間,這主要是由于元素擴散導致界面附近生成了硬脆金屬間化合物。考慮到不同的復合比會導致不同力學性能,通過拉伸試驗,研究了復合比對帶缺口的鈦/鋁復合材料拉伸力學性能的影響規律。結果表明,在持續拉伸載荷作用下,鈦/鋁復合材料的兩組成層之間相互影響。隨著復合比的增加,抗拉強度和屈服強度增加,斷后伸長率由于受鈦鋁之間冶金反應的影響較大,當鈦/鋁試樣具有較低復合比時,其斷后伸長率甚至小于單一沉積鋁,隨后才隨著復合比的增加而增大。另外,運用ABAQUS補充了多組復合比下鈦/鋁復合材料的拉伸過程,得到了復合比與屈服強度和抗拉強度的關系式。

關鍵詞：電弧熔絲增材制造;鈦鋁復合材料;復合比;數值模擬

Ti對SiCp/6092鋁基復合材料激光焊焊縫組織和性能的影響/朱強, 等. 焊接學報, 2021, 42(3): 85-90.

摘要：采用不同厚度的Ti箔作為填充材料對SiCp/6092鋁基復合材料進行激光焊接,分析不同含量Ti元素對焊縫組織和焊接接頭力學性能的影響。結果表明,Ti箔的加入可以有效改善熔池流動性,從而減少焊縫區的工藝型氣孔。同時,填加Ti箔可以避免激光直接照射在母材上引起的低熔點元素燒損。在激光的照射下,Ti箔完全熔化并與在熱傳導作用下部分熔化的母材金屬發生冶金反應,Ti元素含量過少時,界面反應得不到有效抑制,焊縫中仍分布有大量的脆性相,Ti元素對焊接接頭的力學性能改善不明顯;Ti元素含量過多時,Ti元素在熔池中未能擴散開,富余的Ti元素與Al元素反應生成Al3Ti。過分長大的Al3Ti呈片狀,將對接頭的力學性能不利。因此,向熔池中加入適量Ti元素有利于改善熔池冶金反應,從而提升接頭力學性能,焊接接頭的最大抗拉強度可達206 MPa。

關鍵詞：鋁基復合材料;激光焊;界面反應;力學性能

TIG電弧作用下Ag-Cu-Ti釬料在C/C復合材料上的潤濕性分析/于江, 等. 焊接學報, 2020, 41(9): 69-73.

摘要：通過TIG電弧直接加熱方式實現Ag-Cu-Ti釬料在C/C復合材料上的潤濕,觀察不同保溫時間下潤濕釬料宏觀形貌,并利用SEM和EDS研究接頭微觀組織和元素分布。結果表明,在一定保溫時間下釬料發生軟化,當保溫時間為60 min時,釬料在C/C復合材料上潤濕效果最好,TiC反應層分布最均勻致密,厚度約為1.3 μm,擴散層厚度最大為5.5 μm。在向反應界面接近的過程中,釬料中Cu和Ag的含量和保持不變,并有AgTi/CuTi3/Cu4Ti3等脆性化合物的生成。此外,Ti元素在近界面處發生聚集,在聚集區有Ti2Cu生成。

關鍵詞：TIG電弧;Ag-Cu-Ti釬料;C/C復合材料;潤濕

碳化硅復合材料與碳鋼釬焊接頭的抗剪強度及微觀結構/張宇昆, 等. 焊接學報, 2020, 41(7): 78-82.

摘要：采用磁控濺射鍍膜技術對碳/碳化硅復合材料(C/SiC)表面進行鍍Ti金屬化,以AgCu28為釬料,無氧銅為中間層與碳鋼進行釬焊連接。研究無氧銅中間層、Ti膜厚度和釬焊溫度對接頭組織形貌和力學性能的影響。結果表明,采用無氧銅中間層可有效降低接頭的殘余應力,提高接頭強度,并阻擋C/SiC復合材料中的Si元素在釬焊過程中擴散至碳鋼側,防止了碳鋼界面FeSix惡性反應層的形成。在試驗范圍內,鈦膜厚度和釬焊溫度與接頭抗剪強度之間均存在峰值關系。860 ℃,3 μm Ti膜接頭平均抗剪強度最高,達到25.5 MPa。由剪切試樣碳鋼側斷口,可觀察到大量平行斷口方向的碳纖維和碳纖維脫粘坑。斷裂發生在C/SiC復合材料內部距界面約300 μm處。C/SiC界面反應產物以Ti5Si3為主,含少量TiC。釬縫中有TiCuSi相生成。

關鍵詞：C/SiC復合材料;鈦膜;中間層;抗剪強度

采用復合釬料加壓釬焊70%SiCp/Al復合材料/張德庫, 等. 焊接學報, 2020, 41(6): 67-71.

摘要：采用機械球磨的方法制備了Al-Si-xSiC(x為體積分數)復合釬料,采用復合釬料實現了70%SiCp/Al復合材料的加壓釬焊連接。利用SEM和EDS確定了釬縫是由α-Al,Si,SiC,Al2O3等相組成。結果表明,在壓力作用下SiC顆粒被固定在釬縫區而使得釬縫區的組織類似于復合材料,釬縫中一定的SiC顆粒可以緩解母材與金屬釬料之間的熱膨脹系數之差,從而減小了焊接殘余應力,可以提高接頭的強度,而釬焊施加一定的壓力則可促進釬料與SiC顆粒的潤濕性。工藝適當時,接頭最高強度達到125.7 MPa。

關鍵詞：SiCp/6061Al復合材料;釬焊;復合釬料;加壓

CNTs對TC4與C/C復合材料釬焊接頭組織及力學性能的影響/劉多, 等. 焊接學報, 2020, 41(4): 1-5.

摘要：試驗采用加入了碳納米管(Carbon nanotubes, CNTs)的AgCu4.5Ti+xCNTs(x為質量分數,%)復合釬料(簡稱AgCuTiC復合釬料),實現了TC4鈦合金與C/C復合材料的真空釬焊連接。通過SEM,EDS等分析手段確定了在CNTs含量為0.2%、釬焊溫度為880 ℃、保溫時間為20 min時接頭的典型界面組織為TC4/擴散層/Ti2Cu/TiCu/Ti3Cu4/TiCu4/TiC+TiCu2+Ag(s.s)+Cu(s.s)/Ti3Cu4/TiCu4/TiC/C/C復合材料;研究了CNTs含量對接頭組織與性能的影響。結果表明,隨著CNTs含量的增加,釬縫寬度變化呈下降趨勢,界面組織細化,界面中的Ti3Cu4與TiCu4脆性化合物的含量降低、TiC與TiCu2化合物的含量增加;接頭的抗剪強度呈先上升后下降的趨勢變化;當CNTs含量為0.4%時抗剪強度最高,達到44 MPa;CNTs的加入可使界面組織得到細化,有利于緩解釬縫中心區域與兩側母材之間存在的由于熱膨脹系數不匹配而形成的較大殘余應力,有效地提高了接頭的抗剪強度。

關鍵詞：TC4鈦合金;C/C復合材料;CNTs;釬焊;抗剪強度

PPS/CF復合材料電阻焊接工藝及性能評價/紀朝輝, 等. 焊接學報, 2020, 41(3): 80-85.

摘要：利用碳纖維織物電阻產熱特性對PPS/CF層合板開展電阻焊接工藝研究。試驗驗證了碳纖維電阻隨溫度升高而減小的變化規律,從而闡明了碳纖維通電發熱非線性增長的原因。通過DSC測試獲得PPS熔融態溫度區間,利用LSCM對接頭微觀形貌進行分析,結合接頭的LSS試驗結果,得到了PPS/CF層合板電阻焊接的主要焊接工藝參數(焊接溫度、焊接壓力和冷卻速率)及其對接頭成形和力學性能的影響規律。結果表明,優化后的工藝參數為焊接溫度390 ℃、焊接壓力0.6 MPa、冷卻速率20 ℃/min,此時的焊接接頭抗剪強度最高,可達到母材自身抗剪強度的65%。

關鍵詞：熱塑性復合材料;碳纖維;電阻焊接;抗剪強度

Cu/Al/Cu層狀金屬復合材料電子束焊接接頭特征/宋一諾, 等. 焊接, 2022(9): 50-54.

摘要：研究了Cu/Al/Cu層狀金屬復合材料的電子束焊,對焊接接頭的表面成形、微觀組織、力學性能進行分析。結果表明,采用電子束焊可以實現Cu/Al/Cu層狀金屬復合材料的有效連接。不同金屬層焊縫寬度明顯不同,鋁層焊縫寬度最大,且鋁層金屬大量進入頂部和底部的銅層焊縫中。各層母材和焊縫界面均出現了IMCs層,鋁層主要是Al2Cu,銅層則主要是AlCu,Al2Cu。在焊縫中心生成大量的塊狀Al2Cu,均勻分布在α-Al和Al2Cu組成的共晶組織基體中。接頭抗拉強度為44 MPa,斷口呈現明顯的脆性斷裂特征,拉伸斷裂位置于顯微硬度最高的焊縫中心區。

關鍵詞：Cu/Al/Cu層狀金屬復合材料;電子束焊;焊縫質量