引入梯度复合中间层的大厚度硬质合金/钢电子束焊接机理研究

基本信息
批准号:51375115
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:陈国庆
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:冯吉才,王厚勤,吴振中,甄公博,张艳桥,赵宇星
关键词:
梯度复合中间层界面行为电子束焊接硬质合金
结项摘要

Cracks easily occurred in the fusion weld between large thick (30-100mm) cemented carbide and steel due to the brittle intermetallics and welding stress, thus caused the poor weldability between the two materials. In this project, the gradient multi-interlayer was introduced to improve weldability. The welding mechanism will be studied by analyzing the unsteady diffusion behavior of elements at the liquid/solid interface, blocking effect and stress relaxation effect of the diffusion layer. Then achieve the qualified weld between large thick cemented carbide and steel by electron beam welding. The content of the research mainly includes: First, establish composition design rule of the gradient multi-interlayer and investigate the boundary effect between the gradient multi-interlayer and the heat source; Second, calculation of the heat and mass transfer at the liquid/solid interface and characteristics of the temperature and flow field distribution. Besides, the metallurgical barrier effect of the primary diffusion layer will be analyzed with the calculation of interfacial diffusion by Fick's second law. Third, the gradient relaxing effect of the multi-interlayer on the welding residual stress of the joint will be studied, and then an evaluation standard for the assessment of the joint will be built based on the stress gradient. The new method in this project of electron beam welding of large thick cemented carbide to steel will providing the theory basis for the research on dissimilar materials joining by electron beam with gradient multi-interlayer and the research on unsteady interfacial behavior at the liquid/solid interface.

大厚度(30-100mm)硬质合金与钢熔化焊接性较差,因焊缝生成脆性化合物及焊接应力而造成接头开裂。本项目引入梯度复合中间层对大尺度硬质合金与钢电子束焊接机理进行研究,并对熔池与硬质合金非稳态液/固界面扩散行为进行理论分析,阐明扩散层阻隔作用机理和应力梯度-松弛效应,实现硬质合金与钢电子束焊优质连接。研究内容主要包括:综合多种因素建立梯度复合中间层化学成分设计准则,研究复合中间层几何特征和热源作用的边界效应;计算熔池与硬质合金液/固界面处的传热传质、温度场及流场分布特征,利用Fick第二定律求解液/固界面的扩散结果,分析先生成扩散层的冶金阻隔作用;研究添加梯度复合中间层对接头焊接应力的梯度-松弛效应,建立以应力梯度为考核指标的评价依据。在研制出适于大厚度硬质合金与钢电子束焊接新方法的基础上,为异种材料电子束焊接引入梯度复合中间层连接提供理论依据,也为非稳态液/固界面行为的研究提供理论基础。

项目摘要

本项目针对大厚度WC-Co硬质合金和钢异种材料连接的要求,提出了利用梯度复合中间层的方式实现硬质合金和钢的有效连接。本项目以界面元素扩散和应力缓释机理为切入点,重点研究了脆性相的形成机理及界面元素的扩散机制。分析了梯度复合中间层对界面脆性相的抑制作用及接头应力缓释机理。通过计算Fe原子的扩散行为对比分析中间层对脆性相的抑制机理,最终利用电子束焊接技术实现了大厚度WC-Co硬质合金和钢异种材料的有效连接。在此基础上,研究了截齿结构WC-Co硬质合金和40Cr钢环焊缝的电子束焊接。利用电子束单一热源通过一次加热过程同时获得两种焊接接头形式,将硬质合金齿头与40Cr钢基座环壁通过电子束熔焊接头实现高强度有效连接,同时两者底面形成钎焊接头增强了齿头工作过程中的散热。本项目丰富了异种材料连接的基础理论,促进了硬质合金与钢连接技术的发展。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
3

动物响应亚磁场的生化和分子机制

动物响应亚磁场的生化和分子机制

DOI:10.13488/j.smhx.20190284
发表时间:2019
4

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
5

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20200093
发表时间:2020

陈国庆的其他基金

批准号:41002110
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:19701016
批准年份:1997
资助金额:5.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61178032
批准年份:2011
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:30900157
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41272330
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31471414
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:81400602
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31101083
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701847
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81260385
批准年份:2012
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41572283
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:51774106
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

大厚度钛合金结构电子束焊接制造基础研究

批准号:50935008
批准年份:2009
负责人:关桥
学科分类:E0508
资助金额:200.00
项目类别:重点项目
2

大厚度高强钢焊接应力变形分层超声冲击主动调控机制研究

批准号:51575251
批准年份:2015
负责人:刘川
学科分类:E0508
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
3

钛/钢电子束焊接非平衡冶金过程及束能量耦合控制机理研究

批准号:51075089
批准年份:2010
负责人:张秉刚
学科分类:E0508
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
4

异种钢焊接接头复合失效机理及寿命评估

批准号:51901246
批准年份:2019
负责人:车畅
学科分类:E0107
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目