2018年, 第39卷, 第9期　
刊出日期：2018-09-25

  

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  脉冲激光驱动的GMAW短路过渡行为控制

  陈树君, 贾亚洲, 肖珺, 王立伟

  焊接学报. 2018, 39(9): 1-5. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390001-y

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  试验研究了单侧脉冲激光照射熔滴控制短路过渡的行为.高能量密度的瞬时脉冲激光作用在熔滴上，产生的局部强烈的蒸发反力驱动熔滴受迫短路，形成液桥，完成收缩、破断，促进熔滴脱离焊丝.在无电弧条件下观察单侧脉冲激光驱动熔滴过渡的基础上，进一步分析了小电流下单侧脉冲激光驱动短路过渡的效果.结果表明，在焊接过程中施加一定能量密度和频率的脉冲激光对短路过渡行为有明显的改善作用，并能通过脉冲激光功率控制熔滴的尺寸，调节脉冲激光频率控制熔滴过渡频率，实现一脉一滴的过渡形式，提高焊接过程的稳定性.
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  基于CuSi3焊丝的激光熔钎焊钢/铝异种金属工艺分析

  崔凌越, 米高阳, 胡席远, 王春明

  焊接学报. 2018, 39(9): 6-12. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390215

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  采用直径1.6 mm的CuSi3焊丝对钢/铝异种金属进行激光填丝熔钎焊.使用光学显微镜观察了焊缝宏观成形，利用SEM，EDS，XRD分析了接头微观组织，通过原位纳米压痕仪和拉伸试验机测试了接头力学性能.结果表明，采用CuSi3焊丝实现了6061铝合金和镀锌板的激光搭接熔钎焊，优化了工艺参数，获得了成形良好的焊缝.焊缝呈现三个特征区：钢侧界面区、焊缝中心区和铜焊丝/铝过渡区.进一步研究表明，铜焊丝/铝过渡区组织包含Cu₉Al₄和CuAl₂金属间化合物，呈现带状、粗大骨架状、细小骨架状夹杂层片状和树枝状四种形貌.铜焊丝/铝过渡区硬度远高于相邻区域，粗大骨架状区域硬度最高达到9.97 GPa，拉伸断裂于粗大骨架状区域，断口呈现脆性断裂.
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  激光功率对5356铝合金激光诱导MIG电弧增材制造组织性能的影响

  孙承帅, 张兆栋, 刘黎明

  焊接学报. 2018, 39(9): 13-18. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390216

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  为了改善MIG电弧增材制造5356铝合金的组织及力学性能，将低功率激光与MIG电弧增材制造结合，采用低功率脉冲激光诱导MIG电弧增材制造技术进行了不同激光功率下5356铝合金单道多层墙体成形试验，分析了激光功率对沉积态5356铝合金组织、显微硬度及拉伸性能的影响.结果表明，低功率脉冲激光诱导MIG电弧增材制造成形试样整体冶金结合良好、无明显的未熔合现象.墙体的微观组织主要呈等轴晶状，与单MIG电弧堆积的墙体相比，等轴晶变得细小均匀，显微硬度提高，波动较小.加入激光可以减少Fe元素、Si元素含量和气孔数量，使墙体的力学性能提高，当激光功率为300 W时达到最大值，较单MIG电弧堆积墙体的抗拉强度提高了12.0%.
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  基于视觉注意的V形焊接区域清晰图像获取

  陈海永, 任亚非, 王亚男, 曹军旗

  焊接学报. 2018, 39(9): 19-24,35. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390217

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  焊接过程中焊接区域亮度范围大，而且随机变化，导致采集的焊缝区域图像干扰大，特征难以提取.文中利用激光条纹良好的方向特性，以及图像中结构光与熔池的亮度特征，提出一种基于视觉注意的焊接区域清晰图像获取方法.针对采集的焊缝区域图像，首先获取在不同检测方向下结构光条纹的单方向特征图，再进行加权融合得到多方向特征图.其次，利用高通巴特沃斯滤波器对原始图像加强，获取亮度特征图.接着提出一种改进的显著性度量方法实现了显著性区域与复杂背景图像区域的较好分割.最后，通过图像融合归一化得出结构光与熔池的清晰图像，并采用聚类中心距离客观评价了图像显著性检测效果.结果表明，试验结果显示提出的方法是有效的.
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  6N01铝合金水冷MIG焊接头组织和性能

  梁志敏, 石康柠, 李伟坡, 曹益, 路浩

  焊接学报. 2018, 39(9): 25-30. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390218

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  针对6N01铝合金熔化焊接头软化问题，研究了水冷对MIG焊接头组织和性能的影响，并与自然冷却条件下接头进行对比.金相试验结果表明，水冷使填充和盖面焊道部分熔化区变窄，焊缝近熔合线的柱状晶区变宽，焊缝内部等轴晶细化；显微硬度试验结果表明水冷条件下接头软化区范围明显变窄且硬度提高；软化区TEM观察显示水冷减少了β'析出相长大；水冷还提高了MIG焊接接头屈服强度和抗拉强度.结果表明，水冷能优化6N01铝合金MIG接头组织并提高力学性能.
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  基于L1/L2极限学习机的熔池熔透状态识别

  冯宝, 覃科, 蒋志勇

  焊接学报. 2018, 39(9): 31-35. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390219

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  针对电弧焊熔池变化过程中非线性因素导致的熔透状态识别准确率低的问题，利用极限学习机（ELM）网络框架，提出一种基于L1/L2范数约束的ELM熔透状态识别模型.通过高速视觉传感系统获取熔池图像，利用主成分分析来进行特征提取.采用结构简单、训练简便的ELM算法来训练熔透识别模型，并利用L1范数约束抑制ELM输出权重中的异常值以改善ELM算法的泛化能力，同时利用L2范数约束来平滑ELM输出权重以获取熔池图像中的团块特征，提高熔池熔透状态的识别准确率.结果表明，基于L1/L2-ELM的熔透状态识别模型能够快速有效地判别熔池的全熔透、未熔透、过熔透三种状态.
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  预热温度对X100管线钢焊接性的影响

  徐学利, 黄景鹏, 郑梗梗, 王涛

  焊接学报. 2018, 39(9): 36-40. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390220

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  采用插销试验法和热影响区最高硬度法测定了在80，120，160℃三种预热温度下X100管线钢的临界断裂应力以及热影响区的硬度值，并对金相组织以及断口形貌进行分析，综合研究了预热温度对X100管线钢焊接性的影响.结果表明，随着预热温度的升高，X100管线钢临界断裂应力逐渐增大，HAZ区硬度逐渐降低；呈板条束状的BF组织越来越窄小且分布越来越紧密；起裂区氢致开裂的断口特征逐渐减少.
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  铜/铜超声波焊接的相对运动及断面微观演变

  柳健, 杨景卫, 曹彪, 李欢

  焊接学报. 2018, 39(9): 41-44. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390221

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  采用激光位移传感器对铜/铜超声波焊接过程中的工具头、上铜板及下铜板的振动进行实时测量.依据各部分的相对运动及断面的微观演变对焊接过程进行了分析.结果表明，焊接过程中，焊头振幅变化不大，上铜板振幅先增大后减小再增大，下铜板振幅逐渐增大.上铜板振幅增大阶段，上/下铜板的相对运动使界面产生大量摩擦热，界面形成局部微连接.上铜板振幅减小阶段，焊头与上铜板的相对运动显著增大，促使铜板发生剧烈的塑性变形，焊接界面连接面积迅速增加.最后阶段，上下铜板呈等振幅运动，焊接接头断面出现大量韧窝.
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  Al₂O₃陶瓷Ti+Nb/Mo金属化对其与Kovar合金钎焊连接的组织和力学性能的影响

  辛成来, 李宁, 颜家振

  焊接学报. 2018, 39(9): 45-48. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390222

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  采用磁控溅射在Al₂O₃陶瓷表面沉积了Ti+Nb/Mo金属层，实现了氧化铝陶瓷的金属化，并通过电镀镍提高了金属化效果.采用AgCu28钎料，实现了金属化Al₂O₃陶瓷与Kovar合金的可靠连接.通过扫描电子显微镜和能谱观察了钎缝的微观组织.结果表明，钎料与母材发生了明显的界面反应.Cu元素扩散进入Kovar合金，同时Ni元素扩散进入钎料的富铜区，从而促进AgCu/Kovar连接界面的形成；金属化层在Al₂O₃/AgCu钎料界面处，起到了关键作用，其中铌可以抑制脆性化合物形成，缓解残余应力.金属化层镀镍后，钎缝中AgCu共晶区明显，且钎缝较宽，对提高镀镍试样的钎焊接头强度有一定作用.
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  电子封装中Cu/Sn/Cu焊点组织演变及温度对IMC立体形貌影响

  梁晓波, 李晓延, 姚鹏, 李扬

  焊接学报. 2018, 39(9): 49-54. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390223

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  通过电镀的方法在抛磨好的铜基体沉积4 μm的锡层，并组合成一个Cu/Sn/Cu结构.分别选择240℃、1 N作为钎焊温度和钎焊压力，在不同的钎焊时间下制备焊点，分析了Cu/Sn/Cu焊点组织演变规律.分别制备了不同钎焊温度下（240，270，300℃） Cu₆Sn₅和Cu₃Sn的立体形貌，分析了温度对Cu₆Sn₅和Cu₃Sn立体形貌的影响规律.结果表明，钎焊30 min后Cu₆Sn₅为平面状，随着钎焊时间的增加逐渐转变成扇贝状.在扇贝底部的Cu₃Sn要比扇贝两侧底部的Cu₃Sn厚.增加钎焊时间锡不断被反应，上下两侧Cu₆Sn₅连成一个整体.继续增加钎焊时间Cu₆Sn₅不断转变成为Cu₃Sn.随着钎焊温度的升高Cu₆Sn₅的立体形貌逐渐由多面体状转变成匍匐状，而Cu₃Sn晶粒随着钎焊温度上升不断减小.
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  旁路耦合微束等离子弧热特性及焊缝成形特点

  李挺, 黄健康, 陈秀娟, 余淑荣, 樊丁

  焊接学报. 2018, 39(9): 55-60. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390224

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  针对传统微束等离子弧焊中焊丝熔敷率与焊接电流不能解耦的局限，提出旁路耦合微束等离子弧焊方法.通过给外填焊丝添加一电流，使焊丝与焊枪钨极间产生一个旁路电弧，实现熔化母材热量与熔化焊丝热量的解耦，确保熔化母材电流稳定的同时提高填充焊丝的熔化速度.对旁路耦合微束等离子弧焊的熔敷率、母材热输入及焊缝成形质量进行试验研究.结果表明，该方法既保持了传统微束等离子弧焊的优点，又在提高焊丝熔敷率的同时降低母材的热输入；并在其它焊接参数保持不变时，随旁路电流的增加，焊缝的熔宽、熔深和稀释率减小，余高和成形系数增大.
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  无坡口对接焊缝特征角点检测方法

  王文超, 高向东, 丁晓东, 张南峰

  焊接学报. 2018, 39(9): 61-64. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390225

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  针对无坡口平板对接焊缝，研究一种应用线结构光传感的角点检测原理实现焊缝特征检测与跟踪的方法.与基于线结构光形变特征检测焊缝位置的传统方法不同，根据激光条纹在焊缝处的灰度变化，运用图像形态学处理方法，提取焊缝中心特征.计算图像每列邻域内灰度值和，运用中心差分方法，提取焊缝图像感兴趣区域.再依据角点检测原理，确定焊缝中心亚像素级坐标位置，通过简单快速的系统标定，得到焊缝实际位置偏差.结果表明，对焊缝间隙为0.2 mm左右的对接焊缝进行跟踪试验，平均误差均保持在0.1 mm以内，满足焊缝跟踪精度要求.
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  钛合金针状焊缝组织的超塑性变形机理

  江训焱, 程东海, 陈益平, 胡德安

  焊接学报. 2018, 39(9): 65-70. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390226

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  钛合金激光焊缝是非理想的针状组织，对其超塑性变形机理的研究可进一步推进钛合金LBW/SPF技术的实际应用，也对材料成形机理的发展具有一定意义.研究结果表明，TC4钛合金激光焊接试样具有良好的超塑性变形能力，在变形过程中，焊缝发生两次重要的组织转变，即针状组织片层化和片层组织等轴化的组织转变.片层组织在应力作用下，通过断裂、解体和等轴化的过程而转变成等轴晶粒.片层断裂的主要机制是动态再结晶和应力挤压作用；片层解体的主要机制是晶界滑动和转动作用，接头组织的塑性流动机理为晶粒滚动和晶界滑动机理.
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  Al-glass-Al阳极键合界面及力学性能的分析

  陈大明, 胡利方, 薛永志, 陈少平, 王文先

  焊接学报. 2018, 39(9): 71-75. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390227

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  利用两步法阳极键合技术成功实现了Al-glass-Al的连接，利用扫描电镜（SEM）观察Al-glass界面形貌，利用辉光放电发射光谱仪（GD-OES）分析界面元素（K，Na，O，Al）分布规律，利用原子力显微镜（AFM）分析键合前后玻璃的表面形貌，采用万能材料试验机测试了不同工艺参数下试样的力学性能.结果表明，第二次键合界面电流值明显高于第一次键合界面电流值；Al-glass-Al界面结合良好，玻璃两侧界面无明显差异；Al³⁺有向Na⁺耗尽层中扩散的趋势，先形成的耗尽层中Na⁺浓度明显高于后形成的耗尽层；键合过程中，Na⁺在玻璃表面析出，玻璃表面Ra升高，玻璃表面质量下降是造成玻璃试样沿第二次键合面Al （2）-glass界面断裂的主要原因.
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  微合金化元素对离心铸造炉管焊接接头组织和性能影响

  刘春娇, 钱兵, 陈学东, 陈涛, 陈文红

  焊接学报. 2018, 39(9): 76-82. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390228

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  针对添加Ti，W等微合金化元素的离心铸造炉管焊接接头，研究了微合金元素对焊接接头组织和力学性能影响规律及作用机理.结果表明.在1 050℃、14~25 MPa条件下，使用Ti和W元素微合金化的25Cr35NiNb和35Cr45NiNb炉管焊接接头高温性能显著高于未微合金化焊接接头.微合金元素Ti显著影响炉管焊接接头组织，Ti元素含量高的焊接接头原始焊态组织中含NbTiC，经过高温时效后，组织中含铌相主要为NbTiC，在蠕变空洞周围局部转变为G相（Ni16Nb6Si7）；Ti元素含量低的焊接接头原始焊态组织中含NbTiC和NbC，经过高温时效后全部转变为G相.微合金元素W主要通过固溶强化的方式，提高炉管焊接接头的高温性能.
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  Snake模型和遗传算法在特殊焊缝提取中的应用

  吴鑫, 李强, 齐铂金

  焊接学报. 2018, 39(9): 83-89. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390229

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  针对CCD直接拍摄图像的弧焊机器人焊缝视觉检测问题，文中提出了一种精确提取带有较大的间断、尖锐的拐点、较多的干扰等特殊焊缝轨迹的算法.该算法先用小波变换进行焊缝边缘线的平滑，得到与最终焊缝距离很近的初始焊缝轨迹，再用基于Snake模型和遗传算法的进行特殊焊缝的精确匹配和提取.结果表明，该算法能进一步提高特殊焊缝轨迹识别的识别和检测精度，具有较强的适应性，也为弧焊机器人视觉检测的智能化的进一步提高提供一定的技术参考.
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  Cu-Pd-V钎料真空钎焊C_f/SiBCN复合材料的界面组织与性能

  李文文, 熊华平, 陈波, 邹文江, 刘伟

  焊接学报. 2018, 39(9): 90-94. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390230

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  利用Cu-Pd-V钎料对新型四元陶瓷基复合材料C_f/SiBCN进行了真空钎焊连接.利用座滴法研究了Cu-Pd-V钎料对C_f/SiBCN复合材料的动态润湿性.利用SEM和XRD对钎焊接头微观组织及断口物相进行了分析表征.结果表明，经1 170℃保温30 min后钎料在复合材料上的润湿角为57°.在1 170℃-10 min钎焊规范下，Cu-Pd-V钎料在C_f/SiBCN复合材料表面形成厚度约为1 μm的V （C，N）反应层，主要包括VC和VN化合物，钎缝中央为Cu₃Pd和CuPd两种固溶体相.接头的室温三点弯曲强度为58.1 MPa，当测试温度提高至600℃时接头强度上升至90.2 MPa，在700和800℃测试温度下钎焊接头强度呈下降趋势，但仍然可以维持在室温强度水平，分别为66.9和64.6 MPa.
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  纳米颗粒增强SAC0307锡膏焊点的分析

  赵智力, 刘鑫, 李睿, 王鹏

  焊接学报. 2018, 39(9): 95-98. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390231

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  研究了纳米颗粒添加对低银SAC0307锡膏焊点显微组织和力学性能的影响.结果表明，添加纳米铜颗粒的焊点钎料共晶区中岛状Cu₆Sn₅相尺寸大、且难于弥散分布，添加量超过0.3%时，Cu₆Sn₅相极易在液/气界面聚集、合并和长大，导致钎料流动性变差、锡膏中助焊剂气体难于逸出而形成气孔.而添加0.1~5.0%纳米银颗粒的焊点均无气孔产生，其焊点钎料中的Ag₃Sn相尺寸小易于弥散分布，且β-Sn初晶相细化明显.随纳米银添加量的增加，焊点抗剪强度先增加后降低，0.5%添加量时抗剪强度最大、较相同条件下的SAC0307焊点提高了30.8%.
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  固定式排水罩水下局部干法CO₂气体保护焊焊接工艺优化及接头性能分析

  张帅锋, 程方杰, 王东坡, 国洪伟, 许威

  焊接学报. 2018, 39(9): 99-104. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390232

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  文中在常压下利用高速摄像分析了药芯焊丝焊接的熔滴过渡特点，在压力舱内进行了DH36钢的局部干法焊接工艺参数的优化研究.在此基础上，补偿了次级电缆的压降，最终确定的海下焊接试验的参数为焊接电流175~180 A，焊机的输出电压32~34 V.利用该焊接工艺参数和自行开发研制的固定式小型排水罩，在渤海海域23 m水深进行了焊接试验，并根据AWS D3.6M：2010标准对接头进行测试分析.结果表明，焊缝内无气孔、夹渣和裂纹等缺陷，焊缝组织主要是由针状铁素体、侧板条铁素体和多边形铁素体组成，各项指标均达到AWS D3.6M：2010标准规定的A级接头要求，证明了开发的基于固定式排水罩的水下局部干法CO₂焊接技术可以应用在DH36钢海洋导管架结构的修复.
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  厚板转子钢多层多道焊接头不同微区断裂韧度的分析

  刘延景, 崔海超, 芦凤桂, 唐新华, 李福泉

  焊接学报. 2018, 39(9): 105-108. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390233

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  文中研究了厚板转子钢多层多道窄间隙焊接接头不同微区的断裂韧度，主要包括接头中热影响区粗晶区及细晶区，焊缝中的柱状晶区和等轴晶区.结果表明，焊缝内柱状晶区断裂韧度（J_m）最低，断裂韧度最小值为195 kJ/m²，而热影响区的细晶区断裂韧度最高，J_m为1 265 kJ/m².热影响区细小的等轴晶粒（1~12 μm）和晶内均匀分布的碳化物是其断裂韧度较好的主要原因.焊缝内组织主要为回火索氏体，以柱状晶形式分布在焊缝中，裂纹容易沿柱状晶晶界扩展，导致焊缝的断裂韧度较低.整个接头柱状晶与等轴晶组织交替分布，提高抗裂纹扩展能力，保证了整个焊接接头的安全可靠.
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  采用金箔钎焊连接石墨与Hastelloy N合金

  刘平, 顾小龙, 贺艳明, 石磊, 杨建国

  焊接学报. 2018, 39(9): 109-112. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390234

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  采用纯金箔在1 333 K、不同保温时间（1~90 min）下钎焊连接石墨与Hastelloy N合金，研究了保温时间对接头内显微组织及力学性能的影响.结果表明，钎缝组织主要由金基固溶体、镍基固溶体及在其内弥散分布的Mo₂C颗粒组成；近钎缝的Hastelloy N合金内的晶内和晶界位置分别析出细小的Mo₂C及Mo₆Ni₆C颗粒.当保温时间提升至60 min时，抗剪强度随保温时间的延长变化不大；保温90 min后，由于临近钎缝侧的Hastelloy N合金内的晶内和晶界处分别析出大量细小的Mo₂C和Mo₆Ni₆C颗粒形成了类似金属基复合材料组织，使得抗剪强度提高到34.1 MPa，与石墨强度相当.钎焊后接头内形成热膨胀系数梯度过渡结构导致了接头内低的应力水平，获得了高品质接头.文中开展的研究将为熔盐堆的建设提供必要的技术支撑.
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  水浴PTIG微变形电弧增材制造工艺

  段梦伟, 彭勇, 周琦, 强伟

  焊接学报. 2018, 39(9): 113-116. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390235

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  针对TIG电弧增材制造过程中焊件与基板变形累积的问题，提出了水浴PTIG微变形电弧增材工艺.阐述了水浴PTIG电弧增材工艺的原理和系统组成，对比了水浴和空冷两种工艺条件下增材制造的熔敷速率、基板变形和成形质量.结果表明，水浴条件下的有效熔敷速率稳定在144 g/h，是空冷条件下的2.7倍.水浴条件下基板平面度为2.114，较空冷时降低24%.水浴对直壁体的高度方向成形精度影响较大，对宽度方向影响甚微，水浴时直壁成形件的高度标准差为2.6 mm，低于空冷（3.1 mm），宽度方向均为0.3 mm.
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  高频复合双钨极氩弧焊方法与数字电源研制

  吴统立, 王克鸿, 杨嘉佳, 周晓晓

  焊接学报. 2018, 39(9): 117-121,128. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390236

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  提出了一种优质高效低耗的新型非熔化极复合焊接工艺方法，并研制出新型高频复合双钨极TIG电源，可同时输出两路电流波形，一路为高频方波电流，其基值电流0~300 A，峰值电流0~100 A，频率0~80 kHz，占空比0~100%，脉冲电流变化率高达50 A/μs；另一路为变极性方波脉冲电流，其正负半波幅值为0~500 A，频率0~100 Hz，占空比0~100%，变极性电流变化率高达300 A/ms.测验结果表明，所设计的高频复合双钨TIG焊电源达到了预期设计目标，高频方波电流在80 kHz频率时仍然具有较快的上升和下降沿.最后采用铝合金板进行了堆焊试验，试验结果表明，焊接过程稳定，焊缝成形良好.
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  基于视觉的动力电池焊后质量检测

  吴博尧, 秦磊, 张庆茂, 马琼雄

  焊接学报. 2018, 39(9): 122-128. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.2018390237

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  为了对动力电池的焊后质量进行检测，针对检测时对比度低、背景复杂和干扰等问题，提出一种融合了动态阈值与全局阈值、行程处理和主成分分析-支持向量机（PAC-SVM）分类模型的焊后质量检测方法.首先，提出了一种结合动态阈值和全局阈值的混合阈值算法来分割焊缝和瑕疵；其次，利用形态学和行程处理来消除焊缝周边干扰得到更真实的焊缝边缘；最后，融合灰度特征、几何特征和矩特征建立7维特征向量的针孔模型，并采用带主成分分析的支持向量机检测针孔.结果表明，采用文中提出的方法，可获得良好的检测效果.
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  英文摘要

  焊接学报. 2018, 39(9): 129-134.

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