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金属连接工艺进阶：现代焊接技术与应用 本书聚焦于超越基础理论的专业焊接领域，深入探讨前沿焊接方法、冶金机理、质量控制以及特定行业应用。它旨在为有志于成为高级焊接工程师、质量控制专家或研发人员的读者提供一套全面且深入的技术指南。 第一部分：先进焊接工艺的冶金学基础与实践 第一章：高能束流焊接技术深度解析 本章将详细阐述激光焊接（LBW）、电子束焊接（EBW）及等离子弧焊接（PAW）在不同材料体系中的应用特点与工艺窗口。我们将重点分析高能束流作用下的熔池动力学，包括匙孔的形成、稳定性控制，以及束流参数（如功率密度、扫描速度、聚焦位置）对焊缝成形、热影响区（HAZ）微观结构演变的影响。尤其关注如何通过优化工艺参数，有效抑制深熔焊过程中出现的飞溅、气孔、裂纹等缺陷。此外，本章还将对比分析真空与非真空环境下电子束焊接的优劣势，以及激光-MIG/MAG复合焊接在提高熔深与降低残余应力方面的协同效应。 第二章：电阻焊、摩擦焊及其衍生工艺的深入研究 电阻焊（RW）作为批量生产中的核心工艺，本章将不再停留在基础的电阻加热原理，而是深入探讨先进的电阻焊技术，如闪光对焊（FSW）和凸焊（PWW）在复杂结构连接中的应用优化。摩擦搅拌焊（FSW）作为固相连接技术的代表，本章将细致剖析搅拌头的设计原理、搅拌过程中的材料流变学，以及如何通过调整转速和下压力来控制焊缝的晶粒细化程度和力学性能，特别是对于铝合金、镁合金等难焊材料的优化策略。此外，本章还将涵盖扩散连接（DB）在航空航天材料异种材料连接中的关键作用及界面反应控制。 第三章：特种材料与异种材料连接的冶金挑战 本书的这一部分专门针对高技术领域对特殊材料连接的严苛要求。我们将系统梳理镍基高温合金、钛合金、难熔金属（如铌、钼）的焊接特性。对于这些材料，重点在于如何通过惰性气体保护、预热/后热工艺曲线设计，来有效防止热裂纹、氢致脆化和高温氧化。针对异种材料连接（例如钢与铝、钛与不锈钢），本章将详细阐述中间层的使用、反应生成物的控制、以及如何利用爆炸焊、爆炸钎焊等方法实现高强度界面连接。对界面处脆性化合物的形成机理及抑制措施进行详尽的建模与分析。 第二部分：焊接过程的数字化、智能化与质量保障 第四章：焊接过程的实时监测与智能控制 本章将介绍现代焊接制造中引入的工业物联网（IIoT）和人工智能（AI）技术。重点介绍基于机器视觉、超声波检测（UT）、红外热成像等传感器的多源数据融合技术，用于实时监测熔池的几何尺寸、温度场分布及缺陷生成。我们将探讨如何利用机器学习算法（如神经网络、支持向量机）对传感器数据进行实时分类和预测，实现对焊接电流、电压、送丝速度等关键工艺参数的闭环自适应调整，以确保焊缝质量的稳定性和一致性。 第五章：焊接结构的热应力、残余应力和变形控制 焊接残余应力和变形是工程结构可靠性的主要威胁。本章将从能量输入和热循环的角度，建立精确的热-力耦合有限元模型（FEA），用于模拟复杂结构件的应力演化路径。内容涵盖如何通过优化装配、夹持方式、焊枪路径规划（如交替焊接、分段焊接）来主动管理残余应力的产生。此外，将详细介绍后处理技术，如振动应力消除（VSR）和激光冲击强化（LSP）对提升焊接件疲劳性能的作用机制。 第六章：无损检测（NDT）的高级应用与缺陷的定量评估 本章旨在超越传统的目视和射线检测（RT），重点介绍先进的无损检测技术在焊接质量保证中的应用。我们将深入探讨相控阵超声检测（PAUT）的原理、数据采集与三维成像技术，及其在复杂焊缝内部缺陷（如未焊透、裂纹）的精确定位和尺寸测量中的优势。同时，介绍用于表面缺陷的高分辨率数字射线照相（DR）和用于检测亚表面缺陷的声发射（AE）技术。本章特别强调，如何将NDT数据与冶金分析结果相结合，建立从工艺-结构-性能的质量追溯体系。 第三部分：特定工业领域的焊接工程实践 第七章：压力容器与管道的高标准焊接规范与执行 本章侧重于核能、石油化工等高风险行业对焊接的特殊要求。内容包括ASME锅炉及压力容器规范（BPVC Section IX）和API等国际标准的最新解读。重点讨论厚壁管道的对口、坡口设计、多层多道焊的层间处理、以及对高强度钢焊缝的韧性要求和低温冲击试验。同时，详细分析关键区域（如封头对接、管座焊）的焊接工艺评定报告（PQR）编制与执行流程。 第八章：轨道交通与海洋工程中的轻量化连接技术 针对轨道车辆（高铁、地铁）和海洋平台对轻量化和高耐腐蚀性的需求，本章探讨了铝合金、复合材料（FRP/CFRP）与金属的过渡连接技术。我们将分析铝合金车体焊接中的热敏感性、裂纹控制和疲劳性能验证。对于海洋工程中的钢结构，重点在于水下焊接（湿焊、干焊）的特殊保护措施、高盐度环境下的腐蚀防护以及如何确保高可靠性接头的耐海洋大气腐蚀能力。 第九章：增材制造（AM）的焊接工程视角 本书将增材制造视为一种特殊的、高度受控的焊接过程。本章将从焊接冶金的视角，剖析选区激光熔化（SLM）和定向能量沉积（DED）过程中的快速凝固、枝晶生长与偏析现象。重点讨论增材制造部件的残余应力控制（通常比传统焊接高得多）、后处理热处理对晶体结构的影响，以及如何通过优化光斑形状、铺粉速率等参数来消除或减轻增材制造件中常见的孔隙率和未熔合缺陷。
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