焊接学报

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王尚, 马竟轩, 杨东升, 徐佳慧, 杭春进, 田艳红

焊接学报. 2021, 42(10): 1-7. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20201125001

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随着雷达性能指标不断提高、体积不断压缩，作为其关键组成部分成之一的T/R(transmitter and receiver)组件也不断向小型化和高密度方向发展. 采用超高密度引线键合技术能够实现高密度射频器件封装，但也会带来键合焊点可靠性下降、电路射频性能差等问题. 针对键合线尺寸减小而引起射频性能下降的问题，采用HFSS软件探究了在0 ~ 20 GHz金带尺寸变化对电路射频性能的影响规律，并利用ANSYS Q3D和ADS软件对超细引线键合的电路进行阻抗匹配. 结果表明，对于金丝和金带而言，插入微带双枝短截线匹配结构均能明显提高电路的射频性能. 对于类型1结构，S21与S12的传输功率能达到−0.049 dB. 对于类型2结构，S21与S12的传输功率能达到−7.245 × 10⁻⁵ dB，说明类型2结构下的信号传输几乎无损耗. 该结果为超细引线键合技术在射频电路中的应用提供了理论指导.

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铝合金爬坡TIG焊熔池失稳状态的视觉检测

洪宇翔, 杨明轩, 都东, 常保华, 肖宏

焊接学报. 2021, 42(10): 8-13. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20201208001

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对焊接过程中的熔池状态进行视觉检测是实现焊缝质量在线监测的重要手段. 针对中厚板铝合金爬坡钨极氦弧焊过程易出现的熔池失稳和成形缺陷问题，提出了一种基于熔池图像特征的钨极惰性气体保护焊(TIG)焊接状态监测方法. 基于构建的被动视觉传感系统，实现强弧光干扰条件下清晰熔池图像的获取. 提出了一种基于Otsu’s阈值分割和视觉显著性特征(VSF)的氦弧焊熔池图像处理算法，用于提取熔池图像的形态特征，并分析了所提取视觉特征与铝合金爬坡TIG焊过程稳定性的关系. 最后建立了支持向量机(SVM)模型实现熔池稳定性状态的在线识别. 结果表明，相对于熔池轮廓几何特征，熔池尾端熔融金属的形态特征能够更有效地反映出铝合金爬坡TIG焊过程中出现的熔池不稳定状态. 所建立的焊接状态分类模型在单一特征输入条件下，最高准确率达到95.94%. 所提出的实时检测方法为大型铝合金构件TIG焊缝成形缺陷的在线智能诊断与工艺优化提供了基础.

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预热温度对GTA增材制造钛铝合金组织及性能的影响

蔡笑宇, 董博伦, 殷宪铼, 林三宝, 范成磊

焊接学报. 2021, 42(10): 14-21. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20201002001

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高温结构材料TiAl金属间化合物的可加工性较差，复杂结构成形技术难度大，制造成本高. 电弧增材可以实现TiAl基合金的原位低成本柔性制造，但制造过程中仍需注意裂纹控制问题. 预热处理通过改善组织可以有效抑制裂纹产生. 文中以Ti6Al4V与ER1100纯铝焊丝作为原材料，在200 ，300，450 ℃的预热温度下利用TIG焊原位合成了铝含量为50% (原子分数)的TiAl基合金，考察了不同预热温度下TIG电弧增材制造的钛铝合金的组织与力学性能. 结果表明，随着预热温度的增加，构件的顶部与中部区域逐渐在γ/α₂层片团的晶界析出更多的块状γ相，底部组织变化不明显. 预热温度的增加使得合金中γ相增多而α₂相减少，导致合金室温硬度减少. 同时，弥散分布的块状γ相的增多，使得构件的压缩性能提升，当预热温度为450 ℃时，构件抗压强度与压缩率最高.

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应变时效对高应变管线钢焊接接头断裂韧性的影响

高杉杉, 邸新杰, 利成宁, 姜圆博, 李为卫, 吉玲康

焊接学报. 2021, 42(10): 22-28. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20210328001

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为探究应变时效对高应变管线钢焊接接头的影响，对应变时效前后高应变管线钢焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究. 通过硬度测试、断裂韧性试验、数字图像相关(DIC)应变测试方法探究了应变时效处理前后高应变管线钢焊接接头的力学性能特点. 并基于光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)及X射线衍射技术分析了应变时效处理前后焊接接头的微观组织及亚结构特点. 结果表明，应变时效处理后，焊接接头的显微组织未发生明显变化，但内部微裂纹数量增多，焊接接头断裂韧性呈下降趋势，且下降幅度随预应变程度的增大而增大. 分析发现，位错密度增大，应变集中程度伴随几何必要位错密度的升高是导致焊接接头塑性变形能力下降，断裂韧性恶化的重要原因.

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升温速率对P91钢管道局部焊后热处理温度场的影响及参数优化

周梵, 王学, 孙松涛, 郭美华

焊接学报. 2021, 42(10): 29-34. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20210126004

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升温速率是P91钢管道局部焊后热处理的关键参数之一，决定着热处理的效率和质量. 文中以?575 mm × 35 mm的P91钢管道为对象，进行79 ~ 479 ℃/h 之间的5个升温速率下的局部焊后热处理试验，并分析升温速率对实际升温时间(管道外壁温度达到稳态的名义升温时间+管道内壁温度达到稳态的滞后时间)、管道轴向和径向温度梯度的影响，然后建立P91钢管道焊后热处理有限元计算模型，优化升温速率参数. 结果表明，提高升温速率减小整个管道接头的实际升温时间，可以提高热处理效率. 当升温速率小于179 ℃/h时，提高升温速率明显缩短实际升温时间；当升温速率超过179 ℃/h时，提高升温速率缩短实际升温时间的作用减小. 升温速率的变化对径向温度梯度影响较小，对轴向温度梯度影响则较大. 基于轴向温度梯度控制准则和优化计算结果，得到了不同壁厚P91钢管道局部焊后热处理最大升温速率的计算公式，最后提出了工程上快速选取焊后热处理最大升温速率的应用方案.

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空间多位置摆动激光填丝焊接熔池动态行为及焊缝成形

李军兆, 孙清洁, 张清华, 刘一搏, 甄祖阳, 康克新

焊接学报. 2021, 42(10): 35-39,61. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20210416001

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以316L奥氏体不锈钢管道为研究对象，在摆动激光焊接研究基础上，对管道多位置激光填丝焊接熔滴过渡和焊缝成形展开研究，分析焊接熔池动态特征，优化各位置区间工艺参数，进而实现管道全位置激光焊接. 结果表明，摆动激光束周期性的作用于填充焊丝，产生的反冲压力能够促进熔滴过渡，使得焊丝始终以“液桥”形式向熔池过渡；同时摆动激光增强了熔融金属侧向流趋势，提高熔池界面表面张力，削弱空间多位置下重力对熔池形貌的影响，保证各空间位置熔池均能稳定存在，焊缝成形连续均匀.

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薄壁十字交叉激光焊结构缺陷超声Lamb波检测

刘强, 赵立彬, 迟大钊

焊接学报. 2021, 42(10): 40-43. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20210123001

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为了有效识别薄壁十字激光焊结构中未焊透缺陷，开展了超声Lamb波法检测研究. 采用有限元分析方法模拟了A0和S0模态Lamb波在薄壁中与缺陷的作用结果，对缺陷尺寸与回波反射系数的关系进行了预测. 在此基础上，进行仿真结合试验，确定了不同模态Lamb波的入射点、激励角度，探讨了A0和S0模态Lamb波用于识别1.9 mm厚薄板十字激光焊接结构未焊透缺陷的可行性，并获得了超声Lamb波反射系数与缺陷尺寸的关系. 结果表明，仿真研究和试验实测结果的趋势具有较好的一致性. 采用超声Lamb波检测时，A0模态波能够有效检测十字焊接结构中的未焊透缺陷，且可一定程度上表征缺陷的尺寸；而S0模态波对结构中的未焊透缺陷不易于识别.

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Inconel 690/S32101异种合金搭接接头的组织与性能

俞照辉, 孙浈, 杨涛, 简海林, 李青华

焊接学报. 2021, 42(10): 44-48. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20210419002

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采用氩弧焊将镍基Inconel 690合金覆板以搭接的形式，焊接于新型乏燃料水池材料双相不锈钢S32101的表面，并对比自熔焊和填充焊两种工艺对接头显微组织及力学性能的影响. 结果表明，在合理的工艺条件下，两种工艺均可以获得成形良好的搭接接头，但填充焊可得到更大的搭接宽度，其抗拉强度最高可达538 MPa. 焊后检测发现，焊缝组织主要由胞状晶所组成，其间分布有颗粒状铁素体析出物. 两侧熔合线处呈现不同的结晶形貌，Inconel 690覆板侧具有明显的外延生长组织，而S32101侧则出现平面晶结构. 与自熔焊相比，填充焊热影响区中奥氏体溶解现象仅出现在熔合线附近极小的范围内.

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2024-T4超薄铝合金机器人搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

王春桂, 赵运强, 邓军, 董春林, 尤佳庆

焊接学报. 2021, 42(10): 49-54. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20201208002

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机器人作为搅拌摩擦焊系统的载体时，由于其关节采用串联模式进行连接，在焊接过程中关节易发生变形，而变形的释放会导致焊漏等缺陷，制约了机器人搅拌摩擦焊系统在超薄板焊接过程中的应用. 针对上述问题，文中对0.5 mm厚超薄2024-T4铝合金板进行了机器人搅拌摩擦焊工艺研究. 结果表明，增加下压量或提高主轴转速成功实现薄板铝合金焊接，在主轴转速为2 500 r/min，焊接速度为600 ~ 1 000 mm/min工艺参数内，接头强度呈现升高趋势，最高可达408 MPa，达到母材90%. 接头硬度呈双“W”形分布，其断裂形式为韧性断裂.

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Cr对Mo-45Ni真空钎焊TZM合金接头性能的影响

龙飞, 史清宇, 路全彬, 林铁松, 何鹏

焊接学报. 2021, 42(10): 55-61. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20210329001

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根据实际工程需求，开发了能在1 300 ℃下服役的TZM合金专用钎料，并测试了该钎料在TZM合金表面的润湿性能，引入“基准润湿面积”的概念判断该钎料的润湿性，并探讨了钎料中Cr元素对钎料润湿性能、抗剪强度的影响规律. 分析了钎焊接头的强化机理，探明了接头的抗剪强度随着Cr元素的加入先变大后变小，可为实际工程应用提供重要参考. 结果表明，当钎料中Cr元素含量为3%(质量分数)时，钎料的润湿性最好，接头的抗剪强度达到135 MPa的最高值.

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高强钢点焊的压痕特征图像识别及其与焊点质量关系分析

张旭强, 于志浩

焊接学报. 2021, 42(10): 62-66,72. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200804002

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高强钢以其优良的性能广泛应用于工业生产，但在点焊过程中，高强钢的点焊特征难以提取，评价焊点质量较为困难. 电极压痕是焊点表面形貌与电极端面的直接反映，压痕图像中同时包含着焊点与电极磨损信息. 通过图像处理与识别的方法对压痕进行轮廓边缘检测与识别，采用椭圆拟合的方法提取压痕特征参数. 对压痕特征参数与焊点熔核直径进行分析，研究各个特征对焊点质量的影响. 结果表明，椭圆拟合的压痕轮廓能够近似代替实际轮廓，压痕特征中提取的平均轴长和点蚀面积与焊点质量之间呈显著的负相关性.

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Ar-Ar变动送气条件下5A03铝合金TIG焊焊缝组织和性能

李继超, 戴鸿滨

焊接学报. 2021, 42(10): 67-72. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20201123003

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5A03铝合金在传统TIG焊接过程中，焊缝易存在强度低、晶粒粗大的问题. 为了改善5A03铝合金焊缝性能，在传统TIG焊接方法的基础上，改变保护气的送给方式，针对板厚为2.5 mm的5A03铝合金板进行对接焊接试验. 焊后分别对焊缝进行拉伸试验、断口形貌分析、偏振光电子显微镜和扫描电镜的观察及电化学分析. 结果表明，与传统焊获得的焊缝相比，1 Hz变动送气TIG焊所获得的焊缝抗拉强度提高了18.5 MPa，提升强度约为传统焊缝强度的10%，两种焊缝的断裂形式均为塑性断裂. 对比焊缝晶粒尺寸发现，1 Hz变动送气条件下获得的焊缝晶粒更加细小，并且β相Al₈Mg₅在铝基体上呈现弥散形态分布；电化学结果分析表明，变动送气TIG焊焊缝自腐蚀电流密度增大，容抗弧半径减小，自腐蚀电位负移0.04 V，传统焊焊缝的耐蚀性较好.

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纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属激光连接研究进展

徐洁洁, 王栋, 肖荣诗, 黄婷

焊接学报. 2021, 42(10): 73-86. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20200904002

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纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属的异质构件在轻量化现代装备中的应用日趋广泛，实现异质构件优质、高效、可靠的连接具有重要的学术意义和工程应用价值. 详细综述了异质接头激光连接原理和界面结合机制，以及连接界面结合强度增强方法和激光连接工艺对连接接头抗剪强度的影响. 通过增强机械结合和化学键结合，同时采用控制激光热输入、施加压力、填充树脂材料等措施抑制缺陷的产生，接头抗剪强度已可以满足工业应用对静载强度的要求. 同时展望了纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属激光连接技术的发展趋势.

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钨基合金与钢异质材料连接研究进展

徐宇欣, 邱小明, 阮野, 王苏煜, 赵小辉, 邢飞

焊接学报. 2021, 42(10): 87-96. https://doi.org/10.12073/j.hjxb.20201208003

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钨基合金具有高熔点、高强度、低热膨胀系数等优异性能，钢是目前应用最广泛的结构材料，钨基合金与钢连接形成结构部件在核工业的聚变反应堆与压铸模具等领域具有广阔的应用前景. 钨与钢的物理、化学、力学性能差异巨大，发展钨基合金与钢高性能连接存在一定挑战，且已成为焊接领域关键问题. 文中综合阐述了钨基合金与钢扩散焊、钎焊的研究现状，并结合应用需求，提出了钨基合金与钢异质金属连接的未来展望，为后续研究提供了相关参考.

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2021-10 期英文摘要

焊接学报. 2021, 42(10): 97-102.

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2021年, 第42卷, 第10期　
刊出日期：2021-10-25

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