2024年5月1日发(作者:掌上英雄联盟官网)
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兵器材料科学与工程 第25卷
的传热;对于感应加热,由于其表面效应,先对铜带
外表面层加热,待该层温度超过居里点后加热层向
内层延伸,由于铜的屏蔽效应,弹体并不产热,从上
述分析可看出熔敷扩散焊时弹体只接受热传导的热
作用,同时熔敷加热速度很快,因而从铜带至弹体存
在相当大的温度梯度,铜温度高而弹体温度低,而钢
囹4回收弹弹带照片
的熔点要超过纯铜约400℃,超过黄铜更高的温度,
故可保证弹体不发生熔化。
3结果分析
弹带熔敷扩散焊工艺类似于熔焊,但其结合机
采用无槽焊接技术取代压装工艺必须保证铜和
理不同于熔焊和堆焊,具体工艺与钎焊也相去甚远。
钢的结合面积和结合强度,最佳应保证100%的冶金
结合.熔敷扩散焊技术显然不同于熔化焊,其界面温
度低,钢基体不熔化,没有铜钢异种金属熔焊时的机
说是一种新的焊接工艺方法。
械混台,其冶金结合完全依靠铜和钢之间的扩散。
4 结论
EDAX成分分析结果表明,铜钢发生了扩散现象,铁 (1)采用熔教扩散焊接方法可在钢弹体上焊接
向铜中的扩散较明显,在界面处铁焊量接近100-%, 铜弹带,靶 试验表明熔敷扩散焊弹带符合射击性
30/ma处铁含量已降至J%,铜向铁中的扩散保持在
一睦
该工艺是依靠铜铁的扩散实现冶金结合,因而该工
艺方法在焊接方法中的归类有一定的难度,也可以
能要求。
钢侧10t ni范围内,同时界面强度实验时,剪切断面
(2)实验表明,熔敷扩散焊铜带界面结合强度大
距铜钢界面10—20tni1厚的铜层仍然完好,无点或面 于焊后铜弹带层强度,轴向剪切强度和切向扭转强
状剥落,这充分表明界面结合强度明显大于铜自身的
度保持一致。
强度,剪切强度数值和软态T2铜的剪切强度数值一 (3)熔敷扩散焊纯铜带界面实现了冶金结合,界
致,因而钢弹体与铜带已实现冶金结合。从剪切和扭 面没有未焊合、夹渣等缺陷,弹体未发生任何形式的
转实验后试样可看出,界面无未焊合,对同一试样多 熔化,即无泛铁现象发生。
截面取样,一千余个试样的界面微观组织检测表明,
界面无未熔合,即熔敷扩散焊实现了100% ̄。
参考文献:
铜钢熔化焊或堆焊时钢基体的熔化在所难免,
[1 K&lin V Development of mold solidification weldign for de.
但对于弹带焊接,如铁渗人铜中,将导致弹带性能将
[x ̄siting n『m—f ̄rrous alloys onto steel[J]Weld J、1992,71
发生变化,钢基体一但发生熔化,铁的熔人量将无法
(5):35—36.
[2]王克鸿等.钢焊丝在铜钢焊接中的应用[J].金属学报,
控制,即无法控制“泛铁”现象,熔敷扩散焊接的设计
1996(6).
思想是保证弹体不发生熔化,从根本上消除“泛铁”
[3 J王克鸿等,铜钢接头002焊研究[J].焊接学报,1996
现象。熔敷扩散焊采用自外而内的加热方式,对等
(4).
离子束流加热,等离子体只对铜加热直至熔化,等离
【4]王克鸿等.无槽弹带熔敷焊技术研究[R]GF报告、
子体产生于钨棒和铜带之间,弹体只获得来自铜带
1998,12
Research of copper rotating band re—melt deposit welding
WANGKe 1tong, UYue—Lan,WANGJian ping,IAHong 7 “,yUJin.ZFmoYou—shou
(University of Science and Technolgny ofNm ̄jing,Nanjing210094,China)
Alastract:A13 ̄&r vre/d[ng process—re—m depositweldingis studied nthe artilce his succe ̄fu/ re—m deposit pure ̄pper
mtming band oil D一30 shell body by ng the process The experimea/ts show that the welded seam is good and the metallu cal
lolnt ̄,le-&q achieved without mehing the U body welded Bur[a ̄-e is m ̄oth Fhere is no iron component in rotating band I)e
fects have not been ̄ound in the interface and the rotating band The axial shear strength and the tangential tom[on shear sI rength are
all higher than I of copper rotatign band itsett"The firing tesli]lgs s[ ̄Jw that tile propertim of the re—nmlt deposit welded copper
rotating bands can I]l ̄t the requirernents.[)』ltirhlg
Key words:re me]t deF ̄sit welding;copper mtalign band;induction hinting;D】asH1a&re
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小点变得不明显。另外,在极小点两侧可明显看出
Aj和CuO两反应物的性能差异,在极小点左侧,即
含量较低、CuO含量较高的区域,随AI含量减小
或者说CuO含量增大,r. 上升较陡,而在极小点右
侧,随-A]含量增多, 上升则较缓,这归困于(a)金
属AI的热传导系数(238W/m・K)远大于非金属的
CuO的热传导系数(4.801 w/m・K)【 -;(b)AI为延
性金属,在反应体系中既充当反应组元,亦扮演牯合
圈2球菪AI/Cu()混音粉末时的点火时l司
与铝含量及转速的关系
表1铝含量变化对球磨诱发 /'Cl0固态还原反应的影响
到磨罐内发出“嘭”的爆炸声,表明燃烧反应发生,此
时所对应的球磨时问就称为“点火时间”r 。对即将
燃烧前的反应物混合粉末经x射线衍射分析表明
无其它中间相或产物相出现,因此,在x射线衍射
仪分辩极限范围内,可 认为全部反应是在燃烧过
程中发生的。对于图中未出现明显温度突增,但却
有一温度峰出现的情形,可以认为是一种渐进式燃
烧反应,与前者不同的是,燃烧是在个别复合颗粒中
发生,无链式加热效应。
图2和表1为AI/C.uO体系不同组元配比和转
速下高能球磨反应点火时间 的变化情况。表1
中还列出了不同组元配比下At/CuO体系的绝热温
度丁 数值。可 看出:(1)随着AI/CuO体系中
的 含量增加,T 先上升后下降,与点火时间
随A1含量的变化趋势一致,表明体系绝热温度T}Id
应高于某一临界值是MA诱发固态燃烧反应的一
个必要条件;(2)在其它球磨条件相同的情况下,转
速增大,可引发燃烧的AI含量区域扩大,且使点火
时问缩短;(3)在AI含量质量分数为2O%(理想配
比)时,点火时间 最短。此时的体系绝热温度.rad
最高(见表1),热效应最大。但是,转速增加使该极
剂的角色。Al古量增大,焊合成较大尺寸的复合颗
粒的几率增大,从而有利于局部反应热的聚集 相
反,lA】含量减小,相应地脆性材料CuO比例增夫,不
利于较大复合颗粒的形成。机械合金化发生与 或
者撮终产物类型取决于焊合和破碎之间的平衡 。
延性组元量增多,虽导致焊合比例增大.但却使粉碎
效率降低,反之.粉求混合物中的脆性疑化物 粒增
多,则球磨效率增大,而冷焊成较大颗粒的倾向减
小 此,由延性一脆性组元怕成的反应体系,反应
j1:精nj间随组元配比的变化曲线必然存在 极小
值。当然这一极小值电与反应体系的热力学参数霄
∞相关 偏离这一极小值的反应体系中的某・组元
的过剩量,亦可看作起惰性添加物的作用 j.即通
过降{媛绝热温度fr 减少反应物颗粒间的接触面
积和降低热传导 及分散机械能等而延迟或阻止燃
烧的发生。
图3为不同Al含量、转速 =600r/rain F高能
球磨AI/CuO的最终反应结果。可以看出,随_A_含
量增加,反应由单一的还原反应向还原十合成复合
反应模式转化,反应产物依次为cu十Ab O'、Cu AI
十Al2O3、CuAI2+AI2O3、AI( )+AI,O1。
为了说明这种复合反应机理,按照Aj(55%)十
Cu0(45%)球磨反应生成CuAI2十AI2 产物相中
A1、 和Al,Q的比例(45 43%AI十36% 十
l8.57%Ab )组成Al_( 一Ah01三元体系,采
用与之相同的球磨条件进行高能球磨24h,图4中
的(a)为其x射线衍射物相分析结果。可见其最终
产物构成与上述复合反应有区别。另外,我们改变
AI= %的含量亦球磨24h,结果见图4中(b)和(12)。
可 看出,上述复合反应与单纯的合成反应产物是
不同的 在复合反应中,还原反应产生的Cu粒子,
在反应热的作用下快速扩散,能够与过剩的Al迅速
结合,形成平衡态组织。而单纯的合成反应中,其产
物组成却偏离了_A1一cu相图中所对应的平衡成分
区域,向低Al含量区转移,成为非平衡组织。有趣
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第2期 马明亮等:组元配比对高能球磨固态还原反应的影响
39
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图3不同铝含量下的AI/CuO体系经球磨反应后
产物相的x射线衍射分析结果
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4 1 同. 【 卜的 、_,【、 体系终球痔巨l
产物相的x射线衍射丹忻结果
的是,水实验结果与l ・等人ll:和席生岐等人 的
研究结_粜有所不同,前者用滚筒式球磨机存此AI/
(’u成分范 球磨获得的是川(Cu)固溶体.后者则
用本实验装置在相同球磨条件下获碍的产物是
(: AL化合物。这一一方面说明球磨强度效应,另一
方面也 示出组元A【2o3作为惰性添加物的作
用…j。在机械合金化诱发固态反应中,发生反应的
实际上是缺陷能和碰撞能共同作用的结果。由
Wang等人 H 的研究结果可知,CuAI和cuA1,相的
形成激活能低于 qAk的形成激活能。Ab U1脆性
组元的存在,一方面可以促进A1、( 组元的细化,
增大表面能,另一方面也充当稀释剂的作用。由本
实验结果可以看出,后者起主导作用,从而导致不同
于席生歧等人的产物构成,这也说明高能球磨固态
反应是由动力学因素控制的。
3结论
(1)化学计量配比的Al/(’u【)的反应孕育期最
短,偏离这一配比将使球磨引发反应点火时间延长。
(2)只有当反应物组元配比在某一范围时,高能
球磨才能诱发固态燃烧反应。球磨强度提高则能够
大发生燃烧所对鹰的组元配比范围。
(3)不同配比影响反应进程和产物的构成。当
铝含量超过化学计量配比中的比例,随Al含量增
加,反应由单一的还原反应向还原+合成复合反应
模式转化,反应产物依次为 +A】,( 、Cu ̄Ah+
Al2O3、CuA12+A12Oj、AI(( u)+AIzO3。反应物配比
中的组元过量部分在球磨反应中扮演着稀释剂的作
用。
(4)球磨Al—cu—Al2 u^体系反应机制不同于
球磨AI/CuO反应。前者的反应产物为非平衡组
织,而后者的产物则是平衡组织:
刘 叫 刚 ^J州
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52 兵器材料科学与工程 第25卷
fatigue strength ,I(1(1 timm)d ̄reased by 37 5%-41%by chroming The SEM observanc)兀sh0wsa【s。cl1a【them L
crocracks that exist in 1he chrome c ̄aling are the maln re&sorks of the fracture initiation Dehydrogenalion at Low lem[ ̄era
lure is helplem to improve the faliuge property.
key words:chmming;fatigue strength
(上接第39页)
[13]席生歧 周敬恩.手关天 高能球磨制备纳米晶A1/Cu
∞pper a[uminides:J].Metall Frans B,【990.21B(6)
台金|J]材料科学与工艺,1995,4:5 J一54
567—577
:1 4]Wang 1 I,,Munir Z A Hob J B.(bmbuslion synth ̄is of
EffeO of ̄.q}osition ofinitial p( ̄,vdermixtures oll solid state reduction reacth ̄n duri, ̄g hi[M,一eneI I Imillirtg
^Z ^ 7 一/iang . j Xiu一, 7{ ,LIUXin一 ? ,ⅪS ?一qi ,(’卜nf.rb*g一 .ZH(X:Jing一 {
(L 'd L)f Mmen ̄ds N'ielwe& rI 】 ,Nmhwxs-tem H ml d UniversiLv Xi’an 71(;072.【1 ;2 ’h 1 f)f Ma
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lit>I1 will ch;LII ̄.U l1 1l c【w11【)L】 1 w L 【 a gmdua【way A Ll ilicre ̄sv'in milling i Lilensil Y c l1 en Large 1h range L1f n]ixl ur
ral i( of t}le T LL:I.1ilts thal r ̄[ci hy[1lea[is of con]busliou Atier lhe A1 ca>nlenl eKEeeds 1he I( ̄ichi )lllelric rati‘).1 he rlNic,
1ion chmlge ̄from ̄,i rlgle reduc ̄inn way lc reductkm’卜s.vnthsls 0 l L1e way.and 1he pmdut1s succ ̄Mvely Lr 【、u+
Ab( .【、L AL+A1:( .【 uAI1 1 Ab( and AI(Cu)十Ab( .The reaclion process cxm ̄Imred a4th thal of tmtt—milk-d
Al_Cu—A L,o1 mix1life.【∞
Key words:high energy h¨nfiHing;mfid slate reduction reactio[1;cx}mbLlsl{on r, ̄tction
(上接第33页)
Numerical simulation of heat transfer of horizontal column at hi temperature
CHFNG Yin—bing,wUGuang—ruing,MA Jian—hua+SHENJun
(Pohl lnstilule of Solid State Ph ̄ics,Tong ̄i UniverNty,Shanghai 200092,China)
Abstract:Two n]e1]10d were L】s lor the simulation c',dculalion of the IerrJperaltire field distribution in hoHzxmtaf co ̄ilnln
al high ten,petalure The r ̄uks show that the finhe difference method is nlore praclical
Key words:he ̄tl t ransfer;lhemta【insu[alion;thereto【cxn ̄duclivily;finite difference met]x:d.
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