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SiC_p/ZL101A复合材料振动辅助半固态钎焊工艺研究

作　者: 韩焱飞
导　师: 杨士勤；闫久春
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 半固态 钎焊 振动 氧化膜 气孔
分类号: TG454
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文首先研究了在不同振动工艺参数下SiCp/ZL101A复合材料表面氧化膜的破碎情况,其次深入分析了各个工艺参数对破膜的内在影响规律,并建立了振动辅助半固态钎焊的氧化膜破碎物理模型,最后分析了钎焊接头中气孔的形成过程并对接头的剪切性能进行了测试。研究振动工艺参数对母材表面氧化膜破碎情况的影响,发现在振动频率和次数相同的情况下,随着振幅的增加,氧化膜得到破除的区域从界面中心向外侧逐渐扩大；而在振幅和振动次数相同的情况下,频率对氧化膜破碎情况的影响不明显；在频率和振幅一定的情况下,随着振动次数的增加,氧化膜得到破碎的区域也逐渐增大,且界面中部的氧化膜破碎情况要好于界面外围的氧化膜破碎情况。建立振动辅助半固态钎焊的氧化膜破碎物理模型：在振动前,母材表面上的氧化膜连续且完整；随着振动的开始,钎缝中部出现一个较大的固相聚集区,这是由于在振动压缩过程中该处的液相被挤出而使固相晶粒发生塑性变形而聚集、长大形成,并且此处界面上氧化膜最先开始破碎,认为该处氧化膜的破碎是通过钎料中固相晶粒受压缩变形而使表面母材发生局部塑性变形来完成的；随着振动的进行,固相聚集区发生了分离,变成上、下两个区域,并且此时界面外围区域的氧化膜开始破碎,认为界面外围的氧化膜破碎是通过固相晶粒对母材表面产生了剪切作用来完成的；到振动后期,除边缘区域有少量氧化膜残留之外,其他区域的氧化膜均得到了破碎,且固相聚集区越来越小分析接头中气孔的形成过程：在振动拉伸阶段,钎料处于被拉长状态,由于边缘处钎料中的液相可以自由向内部运动,而固相颗粒的运动要滞后于液相,这样就导致在边缘处固相颗粒之间没有充足的液相来填充而形成小的缝隙,从而为空气进入钎料提供了通道；随着钎料被拉长程度的增加,已经形成的空气通道继续向钎料内部扩展；此后钎料又开始被压缩,钎料中的液相又将会从内部向外运动,这样就会导致将扩展至钎料内部的一部分空气通道截断,致使其残留在钎料的内部；经过多次振动,残留在钎料内部的气体就会聚集、长大形成气孔,最终残留在接头中。对钎焊接头进行剪切测试,发现界面的剪切强度与母材的剪切强度相同,都为120Mpa；钎缝金属的剪切强度高于母材,为144MPa；且二者剪切裂纹的扩展、断裂都是位于界面母材一侧,可见接头的剪切性能主要是受母材的限制,与接头中的气孔缺陷没有直接影响。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-23
  1.1 前言  10-11
  1.2 半固态连接(复合)技术研究现状  11-19
    1.2.1 半固态流变学发展现状  11-16
    1.2.2 半固态连接(合成)技术研究现状  16-19
  1.3 振动辅助半固态钎焊研究现状  19-22
  1.4 本文的研究意义及主要内容  22-23
第2章 试验材料与试验方法  23-28
  2.1 试验材料制备  23-25
    2.1.1 母材  23
    2.1.2 半固态钎料  23-25
  2.2 试验方法及设备  25-26
    2.2.1 试样的准备  25-26
    2.2.2 不同参数下振动辅助半固态钎焊研究  26
    2.2.3 振动辅助半固态钎焊设备  26
  2.3 金相组织观察  26
  2.4 接头力学性能分析  26-28
第3章 振动作用下母材表面氧化膜破碎行为  28-40
  3.1 母材的表面结构及氧化膜特性  28-29
    3.1.1 母材表面结构与状态  28
    3.1.2 氧化膜特性  28-29
  3.2 10Hz条件下氧化膜破碎规律研究  29-32
  3.3 30Hz条件下氧化膜破碎规律研究  32-35
  3.4 60Hz条件下氧化膜破碎规律研究  35-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 振动辅助半固态钎焊去膜规律探讨  40-52
  4.1 频率对去膜效果的影响  40-41
  4.2 振幅对去膜效果的影响  41
  4.3 振动次数对去膜效果的影响  41-44
  4.4 振动辅助半固态钎焊去膜的物理过程  44-50
  4.5 本章小结  50-52
第5章 振动辅助半固态钎焊接头性能分析  52-64
  5.1 气孔形成机制研究  52-58
    5.1.1 高固相率下半固态材料的拉伸行为  52-54
    5.1.2 半固态钎料拉伸行为  54-57
    5.1.3 气孔形成过程  57-58
  5.2 接头剪切性能分析  58-59
  5.3 断口分析  59-62
  5.4 本章小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 钎焊
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