技术成熟度：技术突破 本发明具有结构合理简单、生产成本低、调节方便的优点。教师示范时，首先将磁力底座吸附在焊接试件上，然后，通过焊条角度上下调节机构调节焊条的上下空间位置。在调焊条角度左右调节机构，使焊条上下左右角度调整到位，最后固定焊条。 焊接教学焊条角度示范器包括三部分： 1.磁力底座； 2.焊条角度上下调节机构； 3.焊条角度左右调节机构； 4焊条夹持机构。 避免传统焊接示范讲解时教师赤手拿焊条时的不规范，角度不准确的缺点。学生能更直观的观察焊条的空间位置，了解焊条角度和焊缝成形的关系。本装置具有稳定性、可靠性、经济性及安全性。

基于Al 2 O 3 陶瓷金属化钎焊技术、ZrO 2 的陶瓷改进活性钎焊（TiH 2 活性金属法）以及SiC陶瓷的高温液相连接技术可进行陶瓷与金属材料或陶瓷的高可靠性连接。相关技术在民用、军研有关行业用途广泛，如用于研制各种真空高压绝缘子、真空管座、真空组件、微波器件、传感器（氧传感器或高温压力传感器等）、高温复合部件等。

项目概况    该项技术为焊接材料（包括焊条、焊丝、焊剂）制造企业提供生产关键技术、原辅材料定点采购，并配合设备生产线的选型、设计制造，为焊材生产提供技术服务，也可根据工程使用要求研制特种焊材。 本项目处于国内先进水平，拥有核心技术。 主要特点 普通传统焊条产品，以国内品牌制造厂商的产品焊接工艺性能为比照对象，重点对碳钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、铜合金焊接用焊条，通过药皮配方优化设计，控制其熔滴过渡类型，在具有优异的力学性能基础上，使其具备最佳工艺性能，产品具有高的性价比，能显著增强产品的市场竞争力。烧结焊剂在消化瑞士奥林康公司产品基础上，立足国内原辅材料开发出氟碱型、硅钙型、铝钛型等各种碱度烧结焊剂，高碱度不锈钢专用焊剂产品、药芯焊丝主要针对钛型药粉配方进行优化设计。 根据各种工况使用条件，研制特种焊接焊条、焊丝、烧结焊剂产品，目前在堆焊及新型材料配套焊材方面已开发了焊条、烧结焊剂多个品种，能够很好地满足各种耐磨、耐蚀、高温等严酷条件的使用要求。 烧结焊剂生产工艺设计，生产设备的选型、设计制造，实现从原材料到最终产品的一条龙服务。技术指标 研制的产品在满足国际国内标准要求的前提下，各种技术指标达到国内外同类产品的先进水平，特种焊材达到国外同类产品的先进技术指标。市场前景 目前国内焊材市场竞争十分激烈，而竞争的焦点即是产品的性价比，同时各种高端焊材产品又在很大程度上依赖于国外进口。充分立足本国的资源进行传统产品的升级改造、高端特种焊材的国产化研制，有很大的前景。目前已与几家焊材企业开展过合作，取得了明显的经济效益和社会效益。

成 果 简 介 磁脉冲焊接技术的焊接过程很短，瞬间（30 ～ 100µs）即可完成，且无污染；可使金属材料和非金属材料进行连接或焊接；一般可在常温（即冷态）下进行，且焊接过程无明显的升温，无明显热影  响区，焊接接头强度接近于母材；比爆炸焊安全，且简单易行；能量易精确控制，重复性好，故容易   实现机械化和自动化。此磁脉冲焊接工装简单，无须传压介质，不损伤零件表面，加工能量可参数化 控制， 能实现零件的精密连接装配的优势。在航空、航天及军事工业中，已部分或全部用来代替铆接   或焊接， 成果和效果是显著的。该方法不但能焊接 Al、Cu 及其合金, 而且还可以焊接如低碳钢、不锈钢、Ti 及其合金等的同种和异种金属，还可焊接金属与非金属。

本项目成果主要针对颗粒增强铝基复合材料电弧熔焊接头中焊缝晶粒粗大、颗粒增强相偏聚等问题，以及氧化物弥散强化（Oxide dispersion strengthened，ODS）高温合金TIG焊过程中焊缝晶粒粗大及气孔等问题，通过超声频脉冲电源与弧焊电源并联耦合，获得超声电弧，对焊缝熔池直接施加超声振动作用，从而细化焊缝晶粒，改善气孔问题。同时利用电弧超声产生的空化作用将贴附在颗粒表面的气体、氧化层和杂质等清理干净，改善增强相颗粒在基体中的分布情况。 电弧超声可以去除待焊表面的氧化膜，

本项目成果主要针对颗粒增强铝基复合材料电弧熔焊接头中焊缝晶粒粗大、颗粒增强相偏聚等问题，以及氧化物弥散强化（ Oxide dispersion strengthened， ODS）高温合金 TIG 焊过程中焊缝晶粒粗大及气孔等问题，通过超声频脉冲电源与弧焊电源并联耦合，获得超声电弧，对焊缝熔池直接施加超声振动作用，从而细化焊缝晶粒，改善气孔问题。同时利用电弧超声产生的空化作用将贴附在颗粒表面的气体、氧化层和杂质等清理干净，改善增强相颗粒在基体中的分布情况。电弧超声可以去除待焊表面的氧化

成果与项目的背景及主要用途：统计资料表明，80-90%焊接结构断裂事故 是由疲劳失效引起的，由于焊接接头的焊趾处的应力集中和残余拉伸应力作用， 焊接接头疲劳强度大幅度地低于基本金属的疲劳强度。虽然结构按疲劳规范设 计，仍然发生一些整体结构的过早疲劳失效，造成巨大的经济损失，甚至是人 身伤亡事故。由于焊接接头焊趾是疲劳裂纹引发部位，如果对该部位实施适当 的处理，使残余拉伸应力转变为压缩应力和减少应力集中，这将有利于延缓疲 劳裂纹的产生，具有巨大的社会效益和经济效益。本项目是在国家自然科学基 金的支持下完成的，从超声波冲击、相变应力应用、等离子喷涂等三方面提出 了三种改善焊接结构疲劳性能的新技术，研制发明了相应的装置、焊接材料和 喷涂技术。这些方法可以方便地应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车 辆、压力容器及管道等工况、野外施工和高空现场作业的场合，其应用前景是 十分乐观。 技术原理与工艺流程简介：天津大学科技成果选编 1）超声冲击方法改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理为：通过超声波发 生器将电网上的工频交流电转换成超声频的交流电，用以激励声学系统的换能器。 换能器将电能转换成同样频率的机械振动，在机架所提供的一定压力作用下，将 该超声频的机械振动传递给工件上的焊缝，使以焊趾为中心的一定区域内焊接接 头表面产生足够厚度的塑性变形层，从而达到改善接头几何外形，降低应力集中 程度、调节其应力场沿厚度方向的分布状况，最终达到改善焊接接头疲劳强度的 目的。 2）相变应力应用改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理：利用开发的相变 应力焊接材料使焊缝金属冷却中产生的相变应力，抵消焊接残余拉伸应力并获得 压缩应力，最终达到改善焊接接头疲劳强度的目的。 3）等离子喷涂改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理：利用等离子在焊趾 部位喷上结合性能良好的涂层材料来改善接头的应力集中状态，最终达到改善焊 接接头疲劳强度的目的。 技术水平及专利与获奖情况：整体研究达国际先进水平；已获国家发明专利 3 项，在申请国家发明专利 5 项；2004 年度天津市自然科学一等奖，2002 年获 教育部发明二等奖。 应用前景分析及效益预测：接头焊趾及焊跟部位是焊接结构承受疲劳载荷的 薄弱环节，改善焊趾和焊根部位的疲劳性能将提高整个结构的疲劳性能。使用超 声波冲击、相变应力及等离子喷涂等这些新技术可以大幅度地改善焊接结构的疲 劳寿命，显著降低焊接结构破坏事故的发生几率, 进而节约焊接结构的用钢量和 资金，增加焊接结构的安全裕度，防止因焊接结构发生意外疲劳破坏事故给国家 和人民财产的经济损失，因此具有广阔的应用前景及产生巨大社会效益和经济效 益的可能。 应用领域：可以应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车辆、压力容器 及管道、水轮机、火箭发动机、汽车制造等诸多领域。 

通过无损探伤、拉伸试验、水压试验和水压爆破试验对采用该技术制备的接 头进行了完整性和力学性能检测，测试结果合格。

深圳国际研究生院智能制造团队充分发挥制造领域技术优势，为医疗物资企业提供制造技术方案及服务。智能制造与精密加工实验室主要从事超声辅助精密加工技术与装备等研究，并致力于超声技术系列产品的研发及生产制造，已有十余年技术沉淀。面对疫情防控，团队高度重视，迅速行动，第一时间成立了超声焊接技术攻关小组，专注于为合作伙伴提供口罩等超声焊接技术、超声焊接系统设计解决方案等产品及服务。