焊接学报

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荆洪阳, 徐景景, 徐连勇, 韩永典, 赵雷

焊接学报. 2018, 39(8): 1-5. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390190

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采用有限元方法研究了试件尺寸对刚性对接裂纹试件和可变拘束裂纹试件拘束度的影响规律.结果表明，两种试件的拘束度均随着厚度的增加而增大，随着厚度由20 mm增加至50 mm，刚性对接裂纹试件中心拘束度由14.87 kN/（mm·mm）增加至20.72 kN/（mm·mm），可变拘束裂纹试件中心拘束度由10.46 kN/（mm·mm）增加至16.23 kN/（mm·mm）；对于40 mm厚的刚性对接裂纹试件，其拘束试件宽度由125 mm增加至275 mm时，试件的拘束度下降，但拘束试件宽度继续增加，试件的拘束度不再发生显著变化；对于40 mm厚可变拘束裂纹试件，随着拘束试件宽度由125 mm增加至575 mm，其拘束度呈连续下降趋势.

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镁钢无匙孔搅拌摩擦点焊工艺参数对接头扩散程度的影响

王希靖, 车文斌, 刘骁, 张亮亮

焊接学报. 2018, 39(8): 6-10. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390191

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对DP600镀锌钢板和AZ31B镁合金板进行无匙孔搅拌摩擦搭接点焊试验，利用正交试验确定影响因素主次和最优试验方案，在最优焊接工艺下接头的拉伸载荷达到10.1 kN.通过分析接头宏观、微观形貌及界面元素分布，探讨不同工艺参数对接头元素扩散程度的影响，结果表明，搅拌区镁钢存在“弯钩”状的机械互锁结构，形成牢固的机械连接；扩散区镁钢发生了元素扩散，最优工艺参数下扩散层厚度为8 μm；在一定的范围内，增大搅拌头转速、轴肩下压量和搅拌针伸出量，可以促进元素之间的扩散，提高接头连接性能.

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7A04铝合金/304不锈钢连续驱动摩擦焊及焊后热处理

冯健, 韩靖, 张雪梅, 戴光泽, 韩月娇

焊接学报. 2018, 39(8): 11-17. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390192

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对7A04铝合金与304不锈钢异种材料进行了摩擦焊接试验，并对接头进行了不同温度、不同时间的退火处理.对接头飞边形貌、抗拉强度、断口形貌、金相组织、显微硬度等进行对比分析.结果表明，采用合适的工艺参数能获得形貌良好的飞边和更好的抗拉强度，焊合区的铝合金组织发生动态再结晶，晶粒细化，组织比基材更加致密，结合面两边互有元素扩散，焊合区显微硬度高于基材.经400℃×3 h退火处理的接头其抗拉强度提升明显，界面形成了不同的金属间化合物，扩散层厚度略有增加，显微硬度值有所下降.

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基于不同应力法的焊接构架纵向角接头疲劳累积损伤评估

周张义, 王雨舟, 杨欣

焊接学报. 2018, 39(8): 18-22. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390193

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在焊接构架结构应力计算整体有限元模型基础上，通过考虑接头角焊缝和1 mm焊趾虚拟缺口半径，对转臂定位座板与箱形侧梁下盖板的组焊纵向角接头进行逐步细化，构建热点应力和有效缺口应力计算局部模型.在动态疲劳试验载荷等效的9级载荷谱作用下，分别基于名义、热点及有效缺口三种不同应力参量，结合ⅡW建议的疲劳设计S-N曲线进行累积损伤计算.结果表明，有效缺口应力的累积损伤远高于名义和热点应力，极有可能引起评估结果过于保守.为充分发挥有效缺口应力法的优势，需要以更加符合结构实际的缺口几何数据和强度数据作为支撑.

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埋入式基板微尺度球栅阵列焊点三点弯曲应力应变分析

殷芮, 黄春跃, 黄根信, 路良坤, 梁颖

焊接学报. 2018, 39(8): 23-27. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390194

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建立了埋入式基板微尺度球栅阵列焊点三点弯曲应力应变有限元分析模型，分析了焊点材料、焊点间距、PCB支撑跨度及焊点阵列对焊点弯曲应力应变的影响，结果表明，三点弯曲加载条件下，埋入式基板微尺度BGA焊点阵列的最大弯曲应力应变均出现在最外围拐角处焊点上.当三点弯曲加载到相同位移载荷下，SAC387材料焊点的弯曲应力最大，62Sn36Pb2Ag材料焊点的弯曲应力最小；随着支撑跨度的增大，焊点内最大弯曲应力应变均随之减小；随着BGA焊点间距的增大，焊点内部最大弯曲应力应变值均增大；随着BGA焊点阵列数的增大，焊点内部最大应力应变值均增大.

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钎焊温度对Ti60合金与Si₃N₄陶瓷接头界面组织及性能的影响

胡天衣, 雷玉珍, 胡胜鹏, 宋晓国, 王春雨

焊接学报. 2018, 39(8): 28-31,37. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390195

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为研究钎焊温度对Ti60/Si₃N₄接头组织与力学性能的影响，采用Ag-28Cu共晶钎料在870~910℃温度区间，保温10 min条件下进行钎焊连接.利用扫描电子显微镜、能谱仪对钎焊接头界面组织进行分析，得到的典型接头界面组织结构为Ti60/Ti-Cu化合物/Ag（s，s）+Cu（s，s）/Ti-Cu化合物/Ti₅Si₃+TiN/Si₃N₄，并对钎焊接头的组织演变过程进行了分析.结果表明，随着钎焊温度的升高，Ti60侧的Ti-Cu化合物反应层与Si₃N₄陶瓷侧的Ti₅Si₃+TiN反应层厚度逐渐增加，Ag（s，s）与Cu（s，s）含量减少，同时，扩散至Si₃N₄陶瓷侧的Ti元素与液相中Cu元素反应生成Ti-Cu化合物并在Ti₅Si₃+TiN反应层中形核.剪切测试表明，在钎焊温度880℃，保温10 min工艺参数条件下获得的接头最大抗剪强度为61.7 MPa.

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箱型钢结构焊接机器人系统构建及运动学建模

郭吉昌, 朱志明, 陈敏鹤, 李秋宇

焊接学报. 2018, 39(8): 32-37. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390196

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针对箱型钢结构现场焊接施工中的自动化程度低、高空作业和接头质量稳定性不足等问题，设计了一款新型箱型钢结构全位置焊接机器人系统.在介绍机器人系统的结构设计方案和原理的基础上，根据箱型钢结构的结构特征，对其直拐角的焊接运动过程进行了详细的探讨，对其各种运动状态进行了基于Craig D-H模型的运动学建模和分析.针对焊接机器人在过渡运动过程中存在连杆偏距和关节角变量的问题，提出了一种额外引入中间坐标系的正运动学求解方法.结果表明，机器人系统的结构设计和参数选择合理，系统运动学建模及求解正确.

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Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶合金电子束焊接特性分析

王廷, 石志远, 李宁, 宋凯凯, 冯吉才

焊接学报. 2018, 39(8): 38-41. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390197

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对Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶合金进行了电子束焊接，并分析了接头微观组织转变、显微硬度分布及拉伸性能.结果表明，Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶合金电子束焊接接头熔化区组织大部分仍为非晶态，过冷液相区内发生晶化形成Cu-Zr金属间化合物.焊接接头熔化区与母材硬度相当，过冷液相区硬度值显著降低.接头抗拉强度及韧性相比母材都明显降低，拉伸断裂于过冷液相区内的脆性化合物层，呈现典型的沿晶脆性断裂特征.

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BAg17CuZnSn-xCe钎料组织及性能分析

马超力, 薛松柏, 王博, 王俭辛, 龙伟民

焊接学报. 2018, 39(8): 42-46. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390198

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通过向BAg17CuZnSn钎料中添加微量的稀土元素Ce，研究了微量Ce元素的添加对低银钎料组织及焊接性能的影响.结果表明，当Ce元素质量分数为0.15%时，BAg17CuZnSn-0.15钎料在黄铜和不锈钢母材表面铺展面积较BAg17CuZnSn钎料分别提高了12.1%和37.4%，钎焊接头的抗剪强度达到最大值340.2 MPa.随着Ce元素的添加，钎料的自腐蚀电位逐渐正移，钎料的耐腐蚀性能得到提升.Ce元素对BAg17CuZnSn-xCe钎料基体中的CuZn化合物相有明显的细化作用，当Ce元素质量分数为0.15%时，钎料组织最为细小、均匀.但是当Ce元素质量分数达到0.5%时，钎料中出现了Ce-Sn化合物相.

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纳米铝颗粒增强Sn1.0Ag0.5Cu钎料性能及机理

孙磊, 陈明和, 谢兰生, 张亮, 朱建东

焊接学报. 2018, 39(8): 47-50. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390199

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通过机械混合的方法，制备Sn1.0Ag0.5Cu-xAl复合钎料.采用DSC、STR-1000型微焊点强度测试仪及SEM，研究了纳米铝颗粒对低银Sn1.0Ag0.5Cu钎料组织与性能的影响.结果表明，微量纳米铝颗粒的添加对钎料的熔化温度影响较小，其熔点均在226.9~229.0℃之间.随着纳米Al元素含量的增加，钎料的润湿角逐渐减小，力学性能逐渐增加，当纳米Al元素的添加量为0.1%时，焊点的拉伸力达到最大，为7.1 N.此外，Sn1.0Ag0.5Cu-0.1Al钎料的内部组织得到显著细化，焊点界面金属间化合物的生长也得到明显抑制，主要归因于纳米颗粒对金属间化合物生长的吸附作用.

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工作流约束时间下焊接工艺质量迭代归约优化算法

罗智勇, 汪鹏, 尤波, 刘嘉辉, 苗世迪

焊接学报. 2018, 39(8): 51-54. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390200

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针对焊接工艺流程约束时间下难于优化焊接质量的问题，提出了基于时间与质量相对平衡的迭代归约优化算法（iterative reduction optimization，IRO）.算法采用工作流模型，利用串行路径便于执行的特点，规范焊接各任务的活动区间，从而选择合适的服务；结合动态组合策略实现并行任务集合的虚拟归约，从而简化了原始工作流模型，通过层层迭代求解，找到最终的优化路径.结果表明，IRO算法能够实现约束时间下对焊接质量的优化；最后还分析了截止期与焊接任务数对算法性能的影响，得出通过改变对应的参数可提升算法优化效果的结论.

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DP780镀锌钢激光焊接性能与工艺

黄磊, 陈希章, 马宏波, 林涛

焊接学报. 2018, 39(8): 55-58. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390201

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针对0.8 mm的车用DP780镀锌双相钢，采用4 kW的连续光纤激光器对材料进行激光搭接试验，通过调节两板间的预留间隙、激光功率、焊接速度、离焦量，研究了工艺参数对焊接接头焊缝的成形影响规律，同时分析各工艺参数对焊缝下塌量、抗拉强度、气孔状况的影响规律；最后基于焊缝抗拉强度、焊缝下塌量以及焊接过程中气孔状况评价焊接质量.结果表明，功率在3 800 W、焊接速度在95~100 mm/s，离焦量在-2~2 mm，预留间隙在0.2~0.25 mm区间的工艺参数条件下，焊接成形较好，此时的抗拉强度保持在180 MPa以上，下塌量总量在0.35~0.45 mm，以及飞溅和外部气孔较少.建立抗拉强度—焊缝下塌量—气孔状况方法评价焊接质量，采用此方法，能够改善气孔缺陷，提升焊接效率.

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基于最小熵解卷积的汽车点焊质量超声评价

何智成, 汲彦军, 成艾国

焊接学报. 2018, 39(8): 59-65. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390202

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利用超声信号的时域信息，可以对焊点质量进行评价.白车身焊点超声检测的过程中，由于噪声信号的模糊作用，反映焊点质量的有用信息被掩盖，导致焊点质量评价结果不准确.超声探头接收到的超声信号可视为原始超声信号与噪声信号两种信号的叠加，基于超声信号的卷积模型及稀疏特性，可利用最小熵盲反卷积（MED）对超声信号进行解卷积处理，分离重叠的焊点超声信号，恢复信号反射系数，获取准确的回波个数.通过仿真与试验，结果表明，最小熵解卷积对焊点重叠超声信号分离的有效性.

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Sb元素及稀土对Zn-10Al基钎料及钎焊接头性能影响

刘树英, 张冬冬, 谭超, 楚博文, 李卓越

焊接学报. 2018, 39(8): 66-71. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390203

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向Zn-10Al-5Cu基体中添加元素Sb及稀土镧钕，采用真空炉、万能材料试验机、金相及扫描电镜等设备，研究了Sb元素及稀土添加量对Zn-10Al-5Cu组织、性能及钎焊接头性能的影响.结果表明，钎料合金的铺展面积随Sb元素添加量的增加先较快增大后又趋于稳定趋势；抗拉强度随Sb元素添加量的增加而稳定增加；钎料组织由共析与共晶组织混合而成；在优选出的Zn10Al5Cu1.5Sb钎料中添加稀土镧钕，钎料的润湿性得到进一步改善，当稀土添加量为0.15%时，钎料的润湿性最佳；此时钎料组织中灰色粗大树枝晶组织及黑色层块状组织减少、灰黑相间层片状组织增多且变的细小，基体组织得到最大程度细化，钎料合金及钎焊接头强度达到最大；继续增加稀土，钎料合金的润湿性及钎焊接头的抗剪强度反而下降.

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飞机发动机叶片激光熔覆性能

徐国建, 郭云强, 李春光, 唱丽丽, 邱晓杰

焊接学报. 2018, 39(8): 72-76. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390204

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为了修复飞机发动机叶片（K417G）的铸造缺陷和损伤，采用了500W-IPG光纤激光熔覆系统将镍基合金粉末（RCF-201）熔覆到镍基高温合金K417G基体上.利用显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电子探针（EPMA）和能谱仪（EDS）等分析了堆焊层的组织和成分，用显微硬度计分析了堆焊层硬度分布，用高温蠕变实验机分析了堆焊层高温蠕变性能.试验结果表明，熔覆层从熔合线到表面的组织依次由平面晶、柱状晶和等轴晶组成；熔覆层的组织为亚共晶组织，初晶相为富镍固溶体γ-Ni，共晶组织为γ-Ni+Cr₇C₃+Cr₂₃C₆+（Mo_0.54，Ti_0.46） C；熔覆层的硬度约为650 HV，约是母材硬度（350 HV）的1.86倍；在950℃/235 MPa条件下，激光熔敷试样的蠕变寿命最长约为26.17 h，且断裂位置位于母材.

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选区激光熔化成形316L不锈钢微观组织及拉伸性能分析

尹燕, 刘鹏宇, 路超, 肖梦智, 张瑞华

焊接学报. 2018, 39(8): 77-81. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390205

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采用选区激光熔化技术制备了316L不锈钢的拉伸试样，分析了试样不同区域的组织特征，测试了其拉伸力学性能.结果表明，其组织形貌主要为胞状晶，但在某些“微熔池”内晶粒生长方向不相同，而近乎相互垂直，从而在同一视野中显示出典型的细小柱状晶（亚晶）和近似六边形“胞晶”共存的组织特征.试样的抗拉强度与传统工艺制备的相比有较大提高，但断后收缩率有所降低.这主要由于选区激光熔化是快速熔化与冷却凝固的过程，其选区熔化的特征使得不同区域的激光入射角度、选区熔化扫描方式、“熔池”散热条件各不相同，导致不同区域呈现复杂的结晶过程，形成不同特征的微区组织.由于冷却速度较快所得的细小柱状晶的直径为亚微米级，致密分布，显著提高了材料的抗拉强度.但由于晶粒生长明显的方向性，使得拉伸过程中晶粒在不同方向的塑性变形不均匀，相互牵制，加之大量熔合线界面处不可避免的内应力，导致断后收缩率有所降低.

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2219-T6激光同轴辅助搅拌摩擦焊性能与组织分析

张婧, 封小松, 许辉, 高嘉爽

焊接学报. 2018, 39(8): 82-86. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390206

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对2219-T6铝合金激光同轴辅助搅拌摩擦焊接头的宏观形貌、力学性能及显微组织进行了研究.结果表明，激光辅助热源的加入有助于消除金属塑性流动不充分引起的隧道缺陷，提升接头性能，但激光功率过大会加剧焊缝软化而使性能下降.激光辅助热源使焊核区扩大，且焊核区中θ相（Al₂Cu）增大，但对热力影响区的显微组织无明显影响.通过固溶+人工时效方法的焊后热处理以显著提升接头强度（从母材强度的76%提升100%）.加入激光的焊核区及热力影响区在热处理后晶粒尺寸相比不加入激光有所减小，且激光功率越大，对应的晶粒尺寸越小.

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紫铜厚板GTAW热裂纹形成原因分析

于汉臣, 闫涵, 栾天旻, 范玮, 张汇文

焊接学报. 2018, 39(8): 87-91. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390207

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热裂纹是紫铜厚板气体保护焊接所面临的的主要问题，为了找出在紫铜焊接热裂纹中起主要作用的因素，研究了采用HS201焊丝进行紫铜厚板钨极氦气体保护焊接（GTAW）的热裂纹倾向问题，通过在空气中和充氩密闭环境中的刚性拘束裂纹试验的裂纹率，评定了热裂纹敏感性，指出了热裂纹的产生原因，结合填充材料、熔覆金属的高温延性，提出了热裂纹抑制方法.结果表明，热裂纹的形成原因是焊丝脱氧能力较差，导致氧侵入焊缝形成的Cu元素和铜的低熔共晶，在一次结晶的柱状晶晶界处偏聚，低熔共晶在应力下开裂.

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填充焊丝对6A02铝合金光纤激光焊接接头组织性能的影响

许飞, 陈俐, 郭路云

焊接学报. 2018, 39(8): 92-96. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390208

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采用ER4043焊丝开展了1.0 mm厚6A02铝合金的光纤激光填丝焊接，对比分析了是否填丝对焊缝横截面形貌、接头组织、显微硬度分布和拉伸性能的影响.结果表明，激光填丝焊缝成形饱满，能够显著提高焊前装配的最大间隙容忍裕度.与自熔激光焊接接头相比，激光填丝焊接接头熔合区附近的柱状晶组织和焊缝中心的混合组织（柱状晶+等轴晶）均相对粗化，接头软化现象更加明显，焊态时接头抗拉强度基本相当，仅达到母材水平的83.2%，但经历固溶时效热处理后，接头强度得以恢复，并高于母材水平，断后伸长率获得显著改善，可以达到21.29%，远高于前者的8.13%.

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基于热电偶动态补偿的热压焊温度控制方法

曾家铨, 曹彪, 杨凯

焊接学报. 2018, 39(8): 97-101. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390209

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为解决热压焊常规控制中出现的温度过冲问题，提高温度控制稳定性，实现温度曲线平滑过渡，根据热电偶动态响应特性，提出了一种热压焊温度控制方法.在焊接过程中对热电偶时间常数进行在线辨识，并根据实际温度控制效果对辨识值进行调整；利用传感器动态补偿技术对反馈温度进行实时补偿，以补偿后的反馈温度对焊接温度实施闭环控制.搭建热压焊温度控制系统对该方法进行了验证，并与常规PID控制算法进行了比较.结果表明，该方法可实现热压焊头温度快速上升和平稳过渡，温度过冲现象得到有效抑制，温度控制效果较好.

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采用镍基和奥氏体焊材焊接Cr13钢焊接接头性能

张雅芝, 张国栋, 杨辉, 王麒瑜

焊接学报. 2018, 39(8): 102-107. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390210

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采用ER309L氩弧焊丝的奥氏体焊材和ERNiCrFe-3镍基焊丝的镍基焊材对Cr13钢母材进行TIG焊接，通过无损检测、显微组织、力学性能和耐腐蚀性能试验，对两种焊材的焊接接头性能进行研究.结果表明，两种焊接接头均未发现焊接缺陷，焊接接头属于高强匹配，弯曲性能合格.与奥氏体焊材焊缝相比，镍基焊材的焊缝冲击韧性低，硬度高，耐电化学腐蚀性能高.

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基于空间直线约束的焊接机器人手眼标定

郑健, 张轲, 罗志锋, 王志刚

焊接学报. 2018, 39(8): 108-113. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390211

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视觉传感器与焊接机器人的标定是焊接智能化应用中的重要问题，针对末端夹持线结构光传感器的焊接机器人，提出了一种基于空间直线约束的手眼标定方法.首先任意变换机器人位姿使线结构光传感器投射出的光平面与标定模板相交，然后通过特征点提取算法提取出线结构光与直线的交点，并基于直线约束建立了非线性优化模型，最后结合罚函数法与改进的Powell算法同时求解传感器位置与方向参数.基于上述方法进行了一系列试验，结果表明，该方法通用性强，适合现场标定，有效的提高了标定精度，标定精度在0.2 mm以内.

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工艺参数对IC10单晶TLP接头组织和性能的影响

柴禄, 侯金保, 张胜

焊接学报. 2018, 39(8): 114-118. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390212

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采用自制镍基非晶合金箔带KNi3A，在1 240℃对IC10单晶进行过渡液相扩散连接.利用扫描电镜对接头组织进行观察和分析，研究了不同焊接参数下获得的焊缝组织，并对接头进行了高温拉伸和高温持久性能测试.结果表明，当焊缝间隙为0.04 mm时保温10 h，接头组织与母材相同，接头高温力学性能良好；焊缝间隙为0.04 mm保温6 h和焊缝间隙为0.08 mm保温10 h时，无法获得完全等温凝固组织的接头，接头中存在共晶组织和化合物相，接头高温力学性能较差.

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奥氏体异种钢薄壁小径管焊缝裂纹超声相控阵检测

江野, 王东, 秦小阳, 刘文生, 贾少威

焊接学报. 2018, 39(8): 119-122. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390213

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将超声相控技术用于奥氏体异种钢薄壁小径管对焊接焊缝的裂纹检测，采用专用超声相控阵换能器和楔块，通过仿真模拟确定检测工艺参数，并制作对比试样进行试验研究.结果表明，该技术可以有效检测出焊缝熔合线处长5 mm，宽0.2 mm，深1 mm的内、外壁的人工缺陷，并且对于焊缝表面裂纹深度可以进行准确的定量分析.

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国内外电子束熔丝沉积增材制造技术发展现状

陈国庆, 树西, 张秉刚, 冯吉才

焊接学报. 2018, 39(8): 123-128. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390214

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随着增材制造技术的不断发展，各种增材制造技术，如电弧增材制造、激光增材制造和电子束增材制造等，在其相应的领域内展开了广泛的研究.文中总结了电子束熔丝沉积增材制造技术的特点.重点介绍了国内外对电子束熔丝沉积技术开展的研究工作，简要介绍了国内外学者在电子束熔丝沉积技术设备和工艺方面取得的最新研究成果.分析了电子束熔丝沉积技术目前亟需展开的研究工作，并展望了该技术应向活泼难熔金属、复合材料、梯度材料制备与大型复杂构件的增材制造等方向发展.

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焊接学报. 2018, 39(8): 129-134.

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2018年, 第39卷, 第8期　
刊出日期：2018-08-25

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