[01340059]铁铝金属间化合物脉冲弧焊工艺及应用研究

（1）任务来源 本课题属山东省科技发展计划项目（2007GG10004016），目的是针对铁铝金属间化合物的熔焊特点进行组织性能、应力和断裂分析。采用脉冲熔焊方法并配合较高塑韧性的填充材料，开展铁铝金属间化合物与钢熔焊区域组织性能的相关性研究，为铁铝金属间化合物熔焊技术的开发应用提供试验基础，促进铁铝金属间化合物焊接研究进展和推广应用。 （2）应用领域和技术原理 本项技术的应用领域包括：机械工程、冶金、汽车制造、电力、航空航天等耐磨、耐热和抗高温氧化的场合。 采用脉冲熔焊方法（如PC-TIG）实现铁铝金属间化合物与钢的焊接。研究焊接参数和填充合金成分对铁铝金属间化合物熔焊接头裂纹敏感性的影响，提出最佳的焊接工艺和与之相匹配的填充材料。分析当填充合金成分变化时，铁铝金属间化合物熔焊接头焊缝组织对裂纹、硬度、接头强韧性的影响，从工程应用角度评定铁铝金属间化合物熔焊焊缝的组织性能。 用有限元分析方法，对铁铝金属间化合物熔焊接头在焊接冷却过程中不同截面的应力分布进行有限元计算，分析不同热量输入条件下焊接应力的产生、分布和应力集中部位，并与相对应的焊缝及熔合区组织结构、裂纹起源与扩展结合起来进行分析，研究诱发裂纹产生的组织结构及临界应力，建立显微组织、临界应力与裂纹之间的内在关系。 （3）主要性能指标 1）解决不预热条件下铁铝金属间化合物与钢熔焊时的裂纹问题。提出防止铁铝金属间化合物焊接裂纹产生的有效工艺措施（包括最佳焊丝匹配、焊接工艺要点等）和具体的焊接工艺参数。 2）铁铝金属间化合物熔焊接头的力学性能达到或接近母材，主要的性能指标为焊缝金属强度（σb）不低于母材抗拉强度的80﹪，焊缝金属冲击吸收功（AKV）大于27J；焊接接头区显微硬度不大于650HM，不存在明显的淬硬区和软化区。 3）通过对铁铝金属间化合物与钢熔焊接头区应力的有限元计算和分析，确定熔焊接头区应力集中的位置及相应地应力分布，揭示微观组织结构―应力分布―裂纹起源与扩展之间的内在联系。 （4） 取得的成果与国内同类技术比较 获得国家发明专利1项（ZL200710114271.X 一种铁铝金属间化合物与钢的脉冲熔焊方法），授权公告日2010年6月9日。 在国内外重要刊物上发表论文5篇： 1) Haijun Ma，Yajiang Li，U.A.Puchkov，Juan Wang.Microstructural characterization of welded zone for Fe3Al/Q235 fusion-bonded joint，Materials Chemistry and Physics，2008，112：810～815 (SCI、EI收录) 2) Shen Xiaoqin，Li Yajiang，U.A.Putchkov，Wang Juan，Huang Wanqun.Finite-element analysis of residual stresses in Al2O3-TiC/W18Cr4V diffusion bonded joints，Computational Materials Science，2009，45：407～410 (SCI、EI收录) 3) Shen Xiaoqin，Li Yajiang，Wang Juan，Huang Wanqun，Yu Fusheng.Diffusion bonding of Al2O3-TiC composite ceramic and W18Cr4V high speed steel in vacuum，Vacuum，2009，84：378～381 (SCI、EI收录) 4) Shen Xiaoqin，Li Yajiang，Wang Juan，Huang Wanqun.Numerical simulation of stress distribution in Al2O3-TiC/Q235 diffusion bonded joints，China Welding，2008，17 （4）：47～51 (EI收录) 5) 李亚江，马海军，王娟.FeAl与18-8钢钨极氩弧焊接头的裂纹及断裂分析.焊接学报，2010，31（7）：1～4 (EI收录) (上述论文均已注明：山东省科技发展计划项目资助，项目号2007GG10004016) 经科技文献检索，国内未见其它采用脉冲熔焊方法连接铁铝金属间化合物的报道。本课题组的研究成果在国内外属领先水平。