復(fù)合材料文獻(xiàn)

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與6061鋁合金激光連接仿真/徐良， 等. 焊接學(xué)報(bào)， 2023， 44（11）： 42-51.

摘要： 為研究碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和鋁合金搭接激光焊接過(guò)程的溫度變化規(guī)律，文中以6061鋁合金和碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料（CF/PA66）為研究對(duì)象，建立了基于熱傳導(dǎo)的有限元模型，使用SYSWELD軟件對(duì)兩種材料搭接激光焊接過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性；在此基礎(chǔ)上研究了激光功率、焊接速度、搭接寬度、冷卻條件、工裝導(dǎo)熱條件對(duì)接頭溫度場(chǎng)的影響規(guī)律；研究發(fā)現(xiàn)，CF/PA66樹脂熔化區(qū)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(shù)下材料搭接尺寸對(duì)界面樹脂最大熔化寬度無(wú)影響，水冷條件能夠顯著降低CF/PA66樹脂熔化量，導(dǎo)熱材料熱導(dǎo)率越大，對(duì)PA66樹脂熔化量的降低作用越顯著。

關(guān)鍵詞： 激光焊接；6061鋁合金；碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料；數(shù)值模擬

TiBw/TA15鈦基復(fù)合材料真空釬焊界面組織及性能研究/葉嘉寶， 等. 焊接學(xué)報(bào)， 2023， 44（6）： 111-119.

摘要： 采用Ti-Zr-Cu-Ni釬料對(duì)TiBw/TA15鈦基復(fù)合材料進(jìn)行真空釬焊，對(duì)不同工藝參數(shù)下釬焊接頭組織及性能進(jìn)行分析。結(jié)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(qiáng)相組成。隨著釬焊溫度（920～980 ℃）和保溫時(shí)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(xué)性能增加。但較長(zhǎng)的保溫時(shí)間導(dǎo)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(shí)間90 min下能獲得最佳力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞： 鈦基復(fù)合材料；真空釬焊；釬焊接頭；界面組織；工藝參數(shù)

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

摘要： 在工具轉(zhuǎn)速800～1 200 r/min、焊接速度100～150 mm/min的工藝參數(shù)下，對(duì)6 mm厚的硬態(tài)（自然時(shí)效態(tài)）體積分?jǐn)?shù)為15%SiCp/2009Al復(fù)合材料軋制板材進(jìn)行T形攪拌摩擦焊（Friction stir welding， FSW），均獲得了致密無(wú)缺陷的接頭。結(jié)果表明，F(xiàn)SW過(guò)程中，劇烈塑性變形使焊核區(qū)部分SiC顆粒發(fā)生一定程度的破碎，破碎程度隨轉(zhuǎn)速的增加而增加，隨焊接速度的增加而減弱；焊核區(qū)中的微米級(jí)強(qiáng)化相發(fā)生破碎、溶解，并沿焊核區(qū)細(xì)晶界面析出。T形接頭橫板兩側(cè)各存在2個(gè)低硬度區(qū)，靠近焊核區(qū)的低硬度區(qū)的硬度比遠(yuǎn)離焊核區(qū)的低硬度區(qū)的硬度低；固定焊接速度為100 mm/min時(shí)，轉(zhuǎn)速?gòu)?00 r/min增加到1 200 r/min時(shí)，接頭的抗拉強(qiáng)度不變；固定轉(zhuǎn)速為800 r/min時(shí)，將焊接速度從100 mm/min增加到150 mm/min時(shí)，接頭的抗拉強(qiáng)度輕微降低。接頭拉伸過(guò)程中在橫板與豎板交界處受應(yīng)力最大，所有接頭均在此區(qū)域斷裂。

關(guān)鍵詞： 鋁基復(fù)合材料；攪拌摩擦焊；微觀組織；析出相；力學(xué)性能

纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料與金屬激光連接研究進(jìn)展/徐潔潔， 等. 焊接學(xué)報(bào)， 2021， 42（10）： 73-86.

摘要： 纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料與金屬的異質(zhì)構(gòu)件在輕量化現(xiàn)代裝備中的應(yīng)用日趨廣泛，實(shí)現(xiàn)異質(zhì)構(gòu)件優(yōu)質(zhì)、高效、可靠的連接具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。詳細(xì)綜述了異質(zhì)接頭激光連接原理和界面結(jié)合機(jī)制，以及連接界面結(jié)合強(qiáng)度增強(qiáng)方法和激光連接工藝對(duì)連接接頭抗剪強(qiáng)度的影響。通過(guò)增強(qiáng)機(jī)械結(jié)合和化學(xué)鍵結(jié)合，同時(shí)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(chǎn)生，接頭抗剪強(qiáng)度已可以滿足工業(yè)應(yīng)用對(duì)靜載強(qiáng)度的要求。同時(shí)展望了纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料與金屬激光連接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞： 纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料；激光連接；超快激光刻蝕；界面增強(qiáng)方法；接頭強(qiáng)度

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

摘要： 通過(guò)基于冷金屬轉(zhuǎn)移的電弧熔絲增材制造技術(shù)制備了鋁/鈦復(fù)合材料。觀察到鈦/鋁結(jié)合界面存在元素?cái)U(kuò)散，形成一定厚度的中間反應(yīng)層，表明界面結(jié)合良好。同時(shí)，通過(guò)硬度測(cè)試得到界面附近的硬度介于鈦側(cè)與鋁側(cè)之間，這主要是由于元素?cái)U(kuò)散導(dǎo)致界面附近生成了硬脆金屬間化合物?？紤]到不同的復(fù)合比會(huì)導(dǎo)致不同力學(xué)性能，通過(guò)拉伸試驗(yàn)，研究了復(fù)合比對(duì)帶缺口的鈦/鋁復(fù)合材料拉伸力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在持續(xù)拉伸載荷作用下，鈦/鋁復(fù)合材料的兩組成層之間相互影響。隨著復(fù)合比的增加，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增加，斷后伸長(zhǎng)率由于受鈦鋁之間冶金反應(yīng)的影響較大，當(dāng)鈦/鋁試樣具有較低復(fù)合比時(shí)，其斷后伸長(zhǎng)率甚至小于單一沉積鋁，隨后才隨著復(fù)合比的增加而增大。另外，運(yùn)用ABAQUS補(bǔ)充了多組復(fù)合比下鈦/鋁復(fù)合材料的拉伸過(guò)程，得到了復(fù)合比與屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的關(guān)系式。

關(guān)鍵詞： 電弧熔絲增材制造；鈦鋁復(fù)合材料；復(fù)合比；數(shù)值模擬

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

摘要： 采用不同厚度的Ti箔作為填充材料對(duì)SiCp/6092鋁基復(fù)合材料進(jìn)行激光焊接，分析不同含量Ti元素對(duì)焊縫組織和焊接接頭力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，Ti箔的加入可以有效改善熔池流動(dòng)性，從而減少焊縫區(qū)的工藝型氣孔。同時(shí)，填加Ti箔可以避免激光直接照射在母材上引起的低熔點(diǎn)元素?zé)龘p。在激光的照射下，Ti箔完全熔化并與在熱傳導(dǎo)作用下部分熔化的母材金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，Ti元素含量過(guò)少時(shí)，界面反應(yīng)得不到有效抑制，焊縫中仍分布有大量的脆性相，Ti元素對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能改善不明顯;Ti元素含量過(guò)多時(shí)，Ti元素在熔池中未能擴(kuò)散開，富余的Ti元素與Al元素反應(yīng)生成Al3Ti。過(guò)分長(zhǎng)大的Al3Ti呈片狀，將對(duì)接頭的力學(xué)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(yīng)，從而提升接頭力學(xué)性能，焊接接頭的最大抗拉強(qiáng)度可達(dá)206 MPa。

關(guān)鍵詞： 鋁基復(fù)合材料；激光焊；界面反應(yīng)；力學(xué)性能

TIG電弧作用下Ag-Cu-Ti釬料在C/C復(fù)合材料上的潤(rùn)濕性分析/于江， 等. 焊接學(xué)報(bào)， 2020， 41（9）： 69-73.

摘要： 通過(guò)TIG電弧直接加熱方式實(shí)現(xiàn)Ag-Cu-Ti釬料在C/C復(fù)合材料上的潤(rùn)濕，觀察不同保溫時(shí)間下潤(rùn)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(jié)果表明，在一定保溫時(shí)間下釬料發(fā)生軟化，當(dāng)保溫時(shí)間為60 min時(shí)，釬料在C/C復(fù)合材料上潤(rùn)濕效果最好，TiC反應(yīng)層分布最均勻致密，厚度約為1.3 μm，擴(kuò)散層厚度最大為5.5 μm。在向反應(yīng)界面接近的過(guò)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(fā)生聚集，在聚集區(qū)有Ti2Cu生成。

關(guān)鍵詞： TIG電弧；Ag-Cu-Ti釬料；C/C復(fù)合材料；潤(rùn)濕

碳化硅復(fù)合材料與碳鋼釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度及微觀結(jié)構(gòu)/張宇昆， 等. 焊接學(xué)報(bào)， 2020， 41（7）： 78-82.

摘要： 采用磁控濺射鍍膜技術(shù)對(duì)碳/碳化硅復(fù)合材料（C/SiC）表面進(jìn)行鍍Ti金屬化，以AgCu28為釬料，無(wú)氧銅為中間層與碳鋼進(jìn)行釬焊連接。研究無(wú)氧銅中間層、Ti膜厚度和釬焊溫度對(duì)接頭組織形貌和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，采用無(wú)氧銅中間層可有效降低接頭的殘余應(yīng)力，提高接頭強(qiáng)度，并阻擋C/SiC復(fù)合材料中的Si元素在釬焊過(guò)程中擴(kuò)散至碳鋼側(cè)，防止了碳鋼界面FeSix惡性反應(yīng)層的形成。在試驗(yàn)范圍內(nèi)，鈦膜厚度和釬焊溫度與接頭抗剪強(qiáng)度之間均存在峰值關(guān)系。860 ℃，3 μm Ti膜接頭平均抗剪強(qiáng)度最高，達(dá)到25.5 MPa。由剪切試樣碳鋼側(cè)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(fā)生在C/SiC復(fù)合材料內(nèi)部距界面約300 μm處。C/SiC界面反應(yīng)產(chǎn)物以Ti5Si3為主，含少量TiC。釬縫中有TiCuSi相生成。

關(guān)鍵詞： C/SiC復(fù)合材料；鈦膜；中間層；抗剪強(qiáng)度

采用復(fù)合釬料加壓釬焊70%SiCp/Al復(fù)合材料/張德庫(kù)， 等. 焊接學(xué)報(bào)， 2020， 41（6）： 67-71.

摘要： 采用機(jī)械球磨的方法制備了Al-Si-xSiC（x為體積分?jǐn)?shù)）復(fù)合釬料，采用復(fù)合釬料實(shí)現(xiàn)了70%SiCp/Al復(fù)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(jié)果表明，在壓力作用下SiC顆粒被固定在釬縫區(qū)而使得釬縫區(qū)的組織類似于復(fù)合材料，釬縫中一定的SiC顆?？梢跃徑饽覆呐c金屬釬料之間的熱膨脹系數(shù)之差，從而減小了焊接殘余應(yīng)力，可以提高接頭的強(qiáng)度，而釬焊施加一定的壓力則可促進(jìn)釬料與SiC顆粒的潤(rùn)濕性。工藝適當(dāng)時(shí)，接頭最高強(qiáng)度達(dá)到125.7 MPa。

關(guān)鍵詞： SiCp/6061Al復(fù)合材料；釬焊；復(fù)合釬料；加壓

CNTs對(duì)TC4與C/C復(fù)合材料釬焊接頭組織及力學(xué)性能的影響/劉多， 等. 焊接學(xué)報(bào)， 2020， 41（4）： 1-5.

摘要： 試驗(yàn)采用加入了碳納米管（Carbon nanotubes， CNTs）的AgCu4.5Ti+xCNTs（x為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）復(fù)合釬料（簡(jiǎn)稱AgCuTiC復(fù)合釬料），實(shí)現(xiàn)了TC4鈦合金與C/C復(fù)合材料的真空釬焊連接。通過(guò)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(shí)間為20 min時(shí)接頭的典型界面組織為TC4/擴(kuò)散層/Ti2Cu/TiCu/Ti3Cu4/TiCu4/TiC+TiCu2+Ag（s.s）+Cu（s.s）/Ti3Cu4/TiCu4/TiC/C/C復(fù)合材料;研究了CNTs含量對(duì)接頭組織與性能的影響。結(jié)果表明，隨著CNTs含量的增加，釬縫寬度變化呈下降趨勢(shì)，界面組織細(xì)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(qiáng)度呈先上升后下降的趨勢(shì)變化;當(dāng)CNTs含量為0.4%時(shí)抗剪強(qiáng)度最高，達(dá)到44 MPa;CNTs的加入可使界面組織得到細(xì)化，有利于緩解釬縫中心區(qū)域與兩側(cè)母材之間存在的由于熱膨脹系數(shù)不匹配而形成的較大殘余應(yīng)力，有效地提高了接頭的抗剪強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞： TC4鈦合金；C/C復(fù)合材料；CNTs；釬焊；抗剪強(qiáng)度

PPS/CF復(fù)合材料電阻焊接工藝及性能評(píng)價(jià)/紀(jì)朝輝， 等. 焊接學(xué)報(bào)， 2020， 41（3）： 80-85.

摘要： 利用碳纖維織物電阻產(chǎn)熱特性對(duì)PPS/CF層合板開展電阻焊接工藝研究。試驗(yàn)驗(yàn)證了碳纖維電阻隨溫度升高而減小的變化規(guī)律，從而闡明了碳纖維通電發(fā)熱非線性增長(zhǎng)的原因。通過(guò)DSC測(cè)試獲得PPS熔融態(tài)溫度區(qū)間，利用LSCM對(duì)接頭微觀形貌進(jìn)行分析，結(jié)合接頭的LSS試驗(yàn)結(jié)果，得到了PPS/CF層合板電阻焊接的主要焊接工藝參數(shù)（焊接溫度、焊接壓力和冷卻速率）及其對(duì)接頭成形和力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，優(yōu)化后的工藝參數(shù)為焊接溫度390 ℃、焊接壓力0.6 MPa、冷卻速率20 ℃/min，此時(shí)的焊接接頭抗剪強(qiáng)度最高，可達(dá)到母材自身抗剪強(qiáng)度的65%。

關(guān)鍵詞： 熱塑性復(fù)合材料；碳纖維；電阻焊接；抗剪強(qiáng)度

摘要： 研究了Cu/Al/Cu層狀金屬?gòu)?fù)合材料的電子束焊，對(duì)焊接接頭的表面成形、微觀組織、力學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明，采用電子束焊可以實(shí)現(xiàn)Cu/Al/Cu層狀金屬?gòu)?fù)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(jìn)入頂部和底部的銅層焊縫中。各層母材和焊縫界面均出現(xiàn)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A(yù)l2Cu，均勻分布在α-Al和Al2Cu組成的共晶組織基體中。接頭抗拉強(qiáng)度為44 MPa，斷口呈現(xiàn)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(qū)。

關(guān)鍵詞： Cu/Al/Cu層狀金屬?gòu)?fù)合材料；電子束焊；焊縫質(zhì)量

收稿日期： 2023-07-09