10月1日：《机械工程学报》2020年第6期最受关注论文推荐

来源：机械工程学报

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轻质异种材料搅拌摩擦点焊技术研究进展

大连理工大学材料科学与工程学院汤祖阳等指出由于汽车工业轻量化的要求,轻质材料复合结构取代单一材料结构的方法受到社会各界的广泛关注。对于异种材料复合结构的连接,传统焊接方法具有一定的局限性。搅拌摩擦点焊技术作为一种绿色、高效、固相连接技术,在异种材料连接方面具有很大潜力,国内外学者针对异种材料搅拌摩擦点焊开展了大量研究。从铝-碳纤维增强热塑性树脂基复合材料、铝-铜和铝-钢三种复合结构搅拌摩擦点焊的研究现状出发,阐述了国内外科研人员在焊接工艺、微观组织演变以及接头力学性能等方面的研究成果,并展望了搅拌摩擦点焊技术现阶段亟待解决的热点问题以及发展趋势。 

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6061-T6铝合金/SPCC冷轧钢激光熔钎焊特性研究

西安交通大学金属材料强度国家重点实验室张建勋等针对2 mm厚的6061-T6铝合金与SPCC冷轧钢板,采取填丝激光熔钎焊方法,研究预涂钎剂、坡口角度、坡口形貌、钎料成分对熔钎焊接头的组织成分及力学性能的影响。结果表明,预涂Nocolok钎剂可以显著改善钎料的润湿性能;在钢母材侧预制60°坡口比预制45°坡口时的激光熔钎焊接头力学性能更好;当对钢母材预制60°坡口时,在激光功率、焊接速度、送丝速度、离焦量、光斑中心的偏移距离分别为3.1 k W、0.5 m/min、2 m/min、-8 mm、+0.6 mm时,以Al-Cu焊丝作为填充钎料,界面形成短须状的Fe-Al金属间化合物层,厚度在5～8μm,Cu元素以置换Fe元素的方式固溶在Fe-Al金属间化合物相中改善其脆性,接头的平均及最大抗拉强度分别为147 MPa、159 MPa;以Al-Mg焊丝为填充钎料时,界面形成锯齿状的Fe-Al金属间化合物层,厚度在8～12μm,Mg元素仅聚集在脆性相外侧,对Al-Fe脆性相的生长无明显抑制作用,在激光功率为3 k W时,接头的平均抗拉强度为118 MPa;以Al-Si焊丝为填充钎料时,界面形成小锯齿状的Fe-Al金属间化合物层,厚度在3～4.5μm,Si元素将固溶在Fe-Al金属间化合物相中抑制其生长,在激光功率为3 k W时,接头的平均抗拉强度为129 MPa。

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金属与塑料激光连接的研究现状与展望

哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室檀财旺等总结了近年来金属与塑料激光连接的国内外研究成果,分别从工艺研究、温度场模拟、气泡产生及抑制和接头性能调控等四个方面分析了金属与塑料激光连接的难点及存在的主要问题。首先对金属与塑料的连接工艺进行讨论,阐明激光功率、焊接速度和离焦量等参数对接头强度的影响,并介绍了工艺参数的优化方法;概括了有限元温度场模拟计算对接头宽度和强度的预测效果;通过总结气泡的产生过程,阐述了其对接头性能的影响;并从金属与塑料的连接机理角度阐述了接头性能调控的手段。最后对金属与塑料的研究目前仍存在的问题进行总结,并对其发展做出展望。

探花

轻质金属与陶瓷连接研究综述

哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室李淳等认为轻质金属由于其高比强度的优点,在航空航天、能源、汽车、建筑、包装与交通运输等诸多领域中得到了广泛的应用。然而大多数轻质金属的高温强度较低,将轻质金属与陶瓷连接起来制备成复合结构有助于获得质量较轻,高温性能优良的构件。本文综述了钛合金,铝合金,锆合金与Ti Al金属间化合物等常用轻质金属与Al2O3、Zr O2、Si C、Si O2、Si3N4与MAX相等常见陶瓷及Si O2f/Si O2和Cf/Si C等陶瓷基复合材料的钎焊,扩散焊的研究现状,并介绍了如中间层法,复合钎料法与界面结构设计等常用的缓解轻质金属与陶瓷接头中残余应力的方法,综述了中间层与复合钎料中增强相的选取原则,讨论了目前轻质金属与陶瓷连接中存在的问题与发展趋势。

榜眼

TC4钛合金水下激光填丝焊接工艺研究

哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室郭宁等指出TC4钛合金的激光填丝焊成功地被应用到水下领域。通过调节焊接速度和送丝速度,研究TC4钛合金的水下激光填丝焊接工艺,来获得高质量的水下焊缝。焊接结束后,分析了不同工艺参数下焊缝的宏观形貌,微观成形,以及微观组织和力学性能。结果表明,当焊接速度和送丝速度分别为20mm/s和60mm/s时,可以得到成形良好、连续稳定的焊缝。焊缝中心区是分布散乱的针状马氏体,热影响区主要可以分为近焊缝区和近母材区两部分,近母材区的α’相比近焊缝区的α’相少,这是因为近焊缝区的温度更高,更多的β相转变成α’相。随着焊接速度(或送丝速度)的增大,接头的屈服强度与冲击韧度均表现出先增加后减少的趋势,并且在焊接速度为20 mm/s,送丝速度为60 mm/s时,二者均达到最大值,屈服强度为813.42 MPa,冲击韧度为39.07 J/cm2。较大的深宽比和焊缝横截面积可以提高接头的力学性能。通过扫描电镜观察分析断口形貌,发现断口为解理和韧性混合断裂形式。

状元

铝-镁异质合金搅拌摩擦焊接成形的研究进展

山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室武传松等指出随着现代工业生产对环境保护、节能减排等要求的不断提高,采用铝、镁等合金的轻量化结构在航空航天、高速列车、汽车制造、新能源等各领域的应用越来越广泛。其中,铝-镁异质合金的连接,面临诸多挑战,也是最亟待解决的关键技术问题之一。与其他连接方法相比,搅拌摩擦焊(Frictionstir welding, FSW)在连接铝-镁异质合金时优势明显,近年来也涌现出多种基于FSW的改型工艺。根据近年来铝-镁异质合金FSW领域的研究进展,全面评述了该领域的研究现状和下一步应重点关注的问题。旨在厘清铝-镁异质合金FSW及其改型工艺的物理机制、技术难点和解决思路,推动铝-镁异质结构在汽车等行业中的广泛应用。 

编辑：金程    校对：张彤

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