一、概述
1991年英國焊接研究所(TWI)發(fā)明了攪拌摩擦焊(FSW),從此以后,基于這種固相連接技術(shù)的明顯優(yōu)越性,例如:優(yōu)良的接頭力學(xué)生能,不需要填充焊接材料,沒有焊接煙法和飛濺,很少的焊前準(zhǔn)備和焊接變形等,在世界范圍內(nèi)的合和中開展了大量的研究和開發(fā)工作。另外,攪拌摩擦焊鋁合金材料都能焊接,如應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域的2000系列、5000系列和7000系列高強(qiáng)鋁合金,也可以利用這種先進(jìn)的焊接方法得到高質(zhì)量的連接。英國焊接研究所的Dave NICHOLAS訂為,攪拌摩擦焊工藝是自激光焊接問世以來引人注目的焊接方法,它的出現(xiàn)將使鋁合金等有色金屬的連接技術(shù)發(fā)生革命性的進(jìn)步。
2002年4月,北京航空制造工程研究所與英國焊接研究所(TWI)關(guān)于攪拌摩擦焊專利技術(shù)正式簽約,并且取得了攪拌摩擦焊專利技術(shù)的獨(dú)占性二級許可授予權(quán),為中國市場開啟了攪拌摩擦焊技術(shù)的研究、開發(fā)以及大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用之門。
二、鋁合金攪拌摩擦焊的應(yīng)用現(xiàn)狀
攪拌摩擦焊技術(shù)擁有諸多的優(yōu)點(diǎn),對于輕合金材料(如鋁、銅、鎂、鋅等)的連接在焊接方法、力學(xué)性能和生產(chǎn)效率上具有其他焊接方法不可比擬的優(yōu)越性。攪拌摩擦焊是一種固相連接方法,焊縫接頭具有優(yōu)良的力學(xué)性能和小的焊接變形,焊接過程中不需要添加保護(hù)氣和焊絲,沒有熔化、煙塵、飛濺及弧光,是一種環(huán)保型的新型連接技術(shù)。實(shí)際情況也的確如此,在FSW技術(shù)問世后的短短幾年內(nèi),在焊接機(jī)理、適用材料、焊接設(shè)備以及工程化應(yīng)用方面均取得了很大的進(jìn)展。攪拌摩擦焊技術(shù)初主要用于解決鋁合金、鎂合金及鋅合金等材料的焊接。關(guān)于攪拌摩擦焊工藝的特點(diǎn)和應(yīng)用等,英國焊接研究所進(jìn)行了較多的研究,關(guān)于1993年、1995年申請了世界范圍內(nèi)的專利保護(hù)。目前,該所主要是與航空、航天、船舶、高速列車及汽車等焊接設(shè)備制造廠和性的大公司聯(lián)合,以團(tuán)體贊助或合作的形式(TWI的GSP項(xiàng)目)研究、開發(fā)攪拌摩擦焊技術(shù),不斷擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
2022-05-11760℃高溫材料發(fā)展過程從20世紀(jì)30年代后期起,英、德、美等國就開始研究高溫合金。第二次世界大戰(zhàn)期間,為了滿足新型航空發(fā)動e79fa5e98193e59b9ee7ad9431333361303032機(jī)的需要,高溫合金的研究和使用進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時期。40年代初,英國首先在80Ni-20Cr合金中加入少量鋁和鈦,形成γ‘相(gamma prime)以進(jìn)行強(qiáng)化,研制成第一種具有較高的高溫強(qiáng)度的鎳基合金。同一時期,美國為了適應(yīng)活塞式航空發(fā)動機(jī)用渦輪增壓器發(fā)展的需要,開始用Vitallium鈷基合金制作葉片。
此外,美國還研制出Inconel鎳基合金,用以制作噴氣發(fā)動機(jī)的燃燒室。以后,冶金學(xué)家為進(jìn)一步提高合金的高溫強(qiáng)度,在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素,增加鋁、鈦含量,研制出一系列牌號的合金,如英國的“Nimonic”,美國的“Mar-M”和“IN”等;在鈷基合金中,加入鎳、鎢等元素,發(fā)展出多種高溫合金,如X-45、HA-188、FSX-414等。由于鈷資源缺乏,鈷基高溫合金發(fā)展受到限制。
40年代,鐵基高溫合金也得到了發(fā)展,50年代出現(xiàn)A-286和Incoloy901等牌號,但因高溫穩(wěn)定性較差,從60年代以來發(fā)展較慢。蘇聯(lián)于1950年前后開始生產(chǎn)“ЭИ”牌號的鎳基高溫合金,后來生產(chǎn)“ЭП”系列變形高溫合金和ЖС系列鑄造高溫合金。中國從1956年開始試制高溫合金,逐漸形成“GH”系列的變形高溫合金和“K”系列的鑄造高溫合金。70年代美國還采用新的生產(chǎn)工藝制造出定向結(jié)晶葉片和粉末冶金渦輪盤,研制出單晶葉片等高溫合金部件,以適應(yīng)航空發(fā)動機(jī)渦輪進(jìn)口溫度不斷提高的需要。