一、Ti箔厚度对Si_3N_4/Ti/Cu/Ti/Si_3N_4部分瞬间液相连接界面结构及强度的影响(论文文献综述)
文粤[1](2021)在《Si3N4与镍基高温合金部分瞬时液相连接接头的组织及性能研究》文中提出氮化硅(Si3N4)陶瓷是一种先进的高温结构陶瓷,但是由于Si3N4陶瓷材料的本征脆性以及制备技术的限制,难以获得大尺寸、形状复杂的陶瓷构件。镍基高温合金同样具有良好的高温强度、刚度以及良好的断裂韧性。将耐高温强的陶瓷材料结合金属基体制成耐高温部件,可以满足在航空领域的使用要求,具有较好的应用前景。本文采用部分瞬时液相(PTLP)连接方法连接Si3N4与镍基合金GH4169,探索不同连接温度等工艺参数和中间层变化对接头微观组织和接头力学性能的影响,对PTLP连接过程中扩散动力学问题进行初步研究,阐述了PTLP连接中接头组织变化规律及连接机理,并表征和模拟接头残余应力的变化。通过对连接工艺的探索,发现在一定范围内提高连接温度和延长保温时间,使界面结合强度提高,Au-Ni间经充分的互扩散形成均匀分布的Ni[Au]固溶体,对接头强度的提高有利。但是当连接温度超过1150°C和保温时间大于120 min时,Ni[Au]固溶体中析出脆性相Ni3Ti,降低缓解残余应力能力,导致接头力学性能的降低。当连接温度1100°C、保温时间90 min、连接压力为0.8 MPa,接头常温剪切强度最大达130 MPa。接头耐高温性能较好,800°C的强度与室温强度相近,1000°C下仍有近60 MPa的剪切强度。探究中间层的变化对接头的影响,结果发现,增加Ti含量虽然可以提高界面结合强度,但是过量的Ti破坏Au-Ni固溶体系,导致生成大量脆性金属间化合物相,接头剪切强度降低。中间层Ti含量较低,界面结合强度因界面反应物的减少而降低,接头力学性能仍下降。减薄Ni层导致焊缝固溶体间出现块状的Ni3Ti,Ni3Ti生长夺取原本固溶于Ni[Au]中的Ni,阻碍固溶体的形成,使接头强度降低。为进一步缓解接头残余应力,在中间层中引入Ni泡沫。为防止液相直接接触溶解全部泡沫骨架,添加Ni箔作为阻隔层。研究发现,当Ni箔过厚时,Ni箔与Ni泡沫间的结合仅靠泡沫骨架与Ni的扩散结合,结合位点少导致结合强度低,接头力学性能下降。而较薄的Ni箔被液相熔穿,导致Ni泡沫基本塌陷,丧失了通过变形缓解残余应力的能力,接头力学性能下降。选用100μm厚的Ni箔能有效阻隔大部分Au元素与Ni泡沫接触,同时可以避免泡沫骨架过多塌陷,接头强度最高为60 MPa。本文阐述了PTLP连接Si3N4/GH4169的界面连接机理:在连接过程中,Au-Ni扩散作用下生成液相,熔融液相中的Ti与Si3N4发生反应,生成Ti N,游离的Si可继续与Ti或Ni结合。随着连接温度的提高和保温时间的延长,Ni箔中的Ni元素不断向液相中扩散,液相中Ni含量超过液相承载最大量,部分液相开始转化为固相,直至等温凝固过程完成,液相完全转变为固相。在镍基合金侧连接界面上,Ni箔与GH4169间元素互扩散程度随加热时间的增加和连接温度的提高而增大。结合扩散动力学计算对PTLP连接进行了分析,界面反应层在连接温度1100°C下的生长速度为6.102×10-8m/s1/2,反应层生长的表观活化能确定为563k J/mol。实验所用Au-Ni之间等温凝固时间理论计算至少需要30 min。采用拉曼光谱法表征接头陶瓷侧残余应力的分布,残余应力在近焊缝处的最大值近500 MPa,当距离焊缝足够远时,陶瓷应力近似为零。Image J-OOF2-ABAQUS联合模拟精细化有限元模型,模拟结果应力分布与微观组织相分布对应。
孙妍[2](2020)在《塑性相增韧Ti基钎料设计与Cf/SiC-Nb钎焊接头连接机理》文中进行了进一步梳理Cf/SiC复合材料具有比强度高、断裂韧性好以及高温性能优异等一系列优点,被认为是最重要的高温结构材料之一。但是,Cf/SiC可加工性较差并且制备成本高昂,这在一定程度上限制了它的应用。因此,将Cf/SiC与加工性好、耐高温且成本较低的金属Nb连接,可弥补Cf/SiC在应用方面的不足,扩展Cf/SiC的应用范围。本文基于相图的理论分析设计了三种Ti基钎料,实现了Cf/SiC与Nb的可靠连接,通过(Ti,Nb)固溶体原位增韧的双相组织钎缝获得了高强度、耐高温的钎焊接头。采用Ti-Zr-Cu-Ni非晶钎料钎焊Cf/SiC与Nb得到的钎缝组织主要由具有Zr2Cu结构的(Ti,Zr)2(Cu,Ni)金属间化合物构成,由于Zr2Cu相热膨胀系数为26.0×10-6 K-1,与Cf/SiC母材之间存在较大差异(1.6554×10-6 K-1),并且脆性(Ti,Zr)2(Cu,Ni)相无法通过自身变形缓解热应力,钎缝中出现了大量裂纹。针对这一问题,本文首先基于相图的理论分析设计出了Tiss增韧的双相钎缝组织。同时,钎缝组织中的(Ti,Zr)2(Cu,Ni)金属间化合物从Zr2Cu结构变为了Ti2Ni结构,Ti2Ni相的热膨胀系数为6.10×10-6 K-1,因此(Ti,Zr)2(Cu,Ni)相结构的转变有效地缓解了钎缝与母材之间的热膨胀系数不匹配问题。此外,当钎缝中Tiss内含有α-Ti+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)的共析组织时接头强度较低,通过提高钎焊温度,利用Nb母材的溶解使Tiss中β-Ti的共析转变得到抑制,接头强度显着提高,此时钎缝组织中Tiss由α-Ti和β-Ti构成。Ti-Zr-Cu-Ni/Ti复合钎料钎焊接头的最优界面结构为(Cf/SiC)/(Ti,Zr)C/(Ti,Nb)ss+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)/β-(Ti,Nb)ss/Nb。该接头室温剪切强度为121 MPa,与Ti-Zr-Cu-Ni非晶钎料钎焊Cf/SiC与Nb的接头相比强度提升了278%。β-(Ti,Nb)ss与α-Ti相比具有更低的弹性模量和更好的高温性能。因此,通过引入高温元素Nb,抑制β-Ti共析转变,进一步设计并制备出了由β-(Ti,Nb)ss作为增韧相的双相钎缝组织。相图计算结果表明,当Ti-Zr-Cu-Ni/Nbnp复合钎料中Nb纳米颗粒的添加量超过10 vol.%时,钎料成分位于β-(Ti,Nb)ss和金属间化合物的两相区,并且β-(Ti,Nb)ss的占比随着Nb颗粒添加量的增加而增加。采用Ti-Zr-Cu-Ni/20Nbnp复合粉末钎料焊接接头的典型界面结构为(Cf/SiC)/Ti C/β-(Ti,Nb)ss+Ti2(Ni,Cu)/β-(Ti,Nb)ss/Nb,钎缝中β-(Ti,Nb)ss相弹性模量仅为35.5 GPa。采用Ti-Zr-Cu-Ni/20Nbnp复合粉末钎料在1000℃、保温20min的工艺条件下获得了最优接头,接头室温剪切强度为125 MPa,与非晶粉末钎料钎焊的接头相比提升了290%。同时焊接接头高温热稳定性良好,600℃高温剪切强度为113MPa,与Ti-Zr-Cu-Ni/Ti复合钎料钎焊接头的600℃高温强度相比提升了36%。接头的800℃高温剪切强度仍保持在较高水平,为105 MPa。向钎料中外加韧性组元(Ti箔和Nb粉)的操作给钎焊过程增加了额外的工艺步骤,也增加了复杂构件的装配难度。因此,本文进一步提出并设计了三种新型Nb-Ti Cu合金钎料,三种合金均由Ti Cu和Nbss两相构成。润湿试验表明,钎料液相对C纤维与SiC的润湿性存在差异,在C纤维上完全铺展开,而在SiC上发生了堆积。Nb-Ti Cu钎料钎焊的钎缝组织继承了钎料自身的组织特点,钎缝中央区域主要由Cu4Ti3相和bcc-(Nb,Ti)ss双相组织构成。纳米压痕测得的bcc-(Nb,Ti)ss相弹性模量为53.4 GPa,Cu4Ti3相弹性模量为60.6 GPa,Cu4Ti3相表现出了与原本脆性行为不同的高弹性应变行为,说明该钎缝双相组织中的金属间化合物相并不呈现自身的变形特点,钎缝双相组织表现出了协同变形的特征。Nb15-Ti Cu钎料钎焊接头的典型界面结构为(Cf/SiC)/Ti C/Cu4Ti3+bcc-(Nb,Ti)ss/Nb,焊接接头的平均室温剪切强度为139 MPa,与Ti-Zr-Cu-Ni非晶钎料钎焊Cf/SiC与Nb的接头相比提升了341%,与Ti-Zr-Cu-Ni/Ti复合钎料钎焊接头相比提升了14.9%,与Ti-Zr-Cu-Ni/20Nbnp复合钎料钎焊接头相比提升了11.2%。
董旭[3](2020)在《多孔Si3N4/Invar合金大尺寸结构件的钎焊研究》文中研究指明导弹是国防领域的重要武器,导弹天线罩是其重要组成部分,其需要具备介电性能好、抗热震、热膨胀系数低等特性,多孔Si3N4陶瓷作为天线罩体能够满足上述要求。然而多孔Si3N4陶瓷脆性较大,难以直接与导弹弹体进行装配,因此需要在天线罩端部钎焊金属环,通过金属环实现与导弹弹体装配。Invar合金具备热膨胀系数低的优点,本课题选其作为金属连接环。大尺寸结构件连接面积大,残余应力随构件尺寸增大而急剧上升,由于多孔Si3N4陶瓷易破碎,钎焊过程极易因残余应力过大导致多孔Si3N4断裂。本课题通过改变中间层结构、中间层厚度、钎料层钎焊宽度及搭接位置等变量,探究钎料结构对接头残余应力的影响。通过中间层结构设计,将钎料装配形式设计为Ag-Cu-Ti钎料/Cu中间层/Cu泡沫层/Cu中间层/Ag-Cu钎料的ABA型结构和Ag-Cu-Ti钎料/Cu中间层/Cu泡沫层/Ag-Cu钎料的AB型结构,Cu泡沫选用1.5mm和2mm两种厚度,Cu层选用30μm、100μm、150μm,将12种中间层组合的试样进行连接,以确定模拟计算中钎焊接头的组织。使用ABA型结构钎料进行钎焊时,Cu中间层能有效屏蔽Ti元素与Invar合金反应生成Ni3Ti和Fe2Ti,同时Ag元素在化学势作用下能以扩散方式穿过Cu中间层,使Cu泡沫变成Ag-Cu固溶体泡沫,使其熔点降低发生坍塌。使用较厚的Cu中间层可以阻碍Ag的扩散,较好地保留Cu泡沫的三维网状结构。使用AB型结构钎料进行钎焊不能较好保留三维网状结构。对Cu泡沫进行建模,并模拟仅用Cu层和Cu泡沫作为中间层时的应力变化情况,确定Cu泡沫建模的适用性以及模拟计算的目标。设计的模型由五部分组成:多孔Si3N4环、Ag-Cu-Ti钎料、中间层(上述ABA型及AB型)、Ag-Cu钎料、Invar合金环。分析模型冷却过程的残余应力,综合实际组织样钎焊结果以及模拟计算结果可知:中间层结构对实际钎焊结果影响比较大,虽然在模拟计算中,相同中间层厚度的ABA型及AB型中间层并无过于明显的区别,但是从之前组织样钎焊结果可知,去掉靠近Ag-Cu钎料一侧的Cu层之后,Ag-Cu钎料将溶解Cu泡沫,使之产生较严重的坍塌,不利于缓解钎焊接头的残余应力。将中间层分为整块结构、三等分结构、四等分结构和五等分结构后,由模拟结果可知,相同结构的整块钎料残余应力大于等分钎料,而等分钎料之间的残余应力差距并不明显,三等分与五等分钎料轴向应力小于四等分钎料,径向应力略大于四等分钎料。对于30μm、100μm、150μm的Cu层厚度,Cu层厚度越大,钎焊接头残余应力越小。针对钎料层,设计了40mm和30mm两种宽度的钎料进行有限元模拟计算,结果表明,对于整块钎料钎焊,采用40mm宽度钎料钎焊过程中产生的残余应力均大于30mm宽度钎料,其中40mm宽度钎料与30mm宽度钎料上方位置钎焊产生的轴向应力曲线较为一致;对于不同等分份数钎料,30mm宽度钎料轴向应力均小于40mm宽度钎料,轴向应力极值相差超过50MPa,径向应力极值相差约75MPa,等分份数对于不同宽度钎料的残余应力值影响不大。模拟计算了40mm宽度钎料与30mm宽度钎料在钎缝中放置不同位置时的残余应力,发现采用ABA结构的30mm宽度钎料、150μm厚度的Cu层,在远离多孔Si3N4边缘的下方位置进行钎焊,得到的接头残余应力最低。将钎料整块、三等分、四等分以及五等分后,接头轴向应力的极大值分别为:193MPa、250MPa、230MPa以及235MPa;径向应力的极大值分别为:195 MPa、250 MPa、230 MPa和240 MPa。
董兆博[4](2020)在《SiC陶瓷与高温合金复合铸件的界面组织及力学行为模拟》文中提出SiC陶瓷因其优异的性能,在航空航天、冶金石化等领域均有广泛运用;将高温合金与SiC陶瓷进行连接能够得到性能更好的复合构件,进一步拓宽两种材料的应用范围。而铸造工艺对于成型复杂形状构件具有其独特的优势,因此采用铸造工艺成型SiC陶瓷/高温合金复合构件具有较高的工程实用价值和意义。本文基于Miedema和Toop模型对采用Ni Ti合金中间层的SiC/K4169一体化铸件反应层内的物相析出行为进行热力学计算,并结合实验对结果进行验证,探究了界面反应及物相析出过程;同时采用有限元分析的方法,研究了界面结构、中间层成分和厚度等条件对一体化构件界面处应力分布及弯曲强度的影响。以Miedema二元合金生成热模型和Toop模型为基础,同时参考三元合金熔体中金属间化合物析出行为的热力学模型,对Ti元素含量为55%、65%、75%三种中间层成分条件下界面处反应层内可能生成的6种物相进行了热力学计算,得到了三种成分下各物相的Gibbs自由能与T的关系,并根据实验浇注温度1400℃求出各物相析出的Gibbs自由能,对比分析了采用不同成分中间层时各物相析出的热力学驱动力,结果表明:采用Ti元素含量为55%、65%、75%三种中间层成分条件下,Ti C相具有最高的热力学优势,会优先析出;Ti5Si3相同样具有析出优势,但随Ti元素含量的减少Gibbs自由能绝对值大幅减小,析出优势降低。采用Ni-55%Ti中间层浇注连接SiC陶瓷与K4169合金,实验发现界面反应层内存在Ti C,但并无Ti5Si3相,而出现了大量Ni/Si化合物,分析反应过程发现:反应层内提前析出的Ti5Si3会进一步与游离的SiC及大量的Ni元素反应生成Ni/Si化合物,从而消耗掉大量Ti5Si3相;随着中间层中Ti元素含量的减少,该现象更为明显,导致三种成分反应层内Ti5Si3相含量逐渐减少,最终在Ni-55%Ti时只有Ti C及Ni2Si相。同时Ti C在晶格匹配上与SiC陶瓷存在良好的相位关系,对反应层有利,Ti5Si3则相反,因此采用Ni-55%Ti中间层时应该具有更好的连接强度。基于热力学计算结果,利用有限元模拟技术,对12种界面结构、3种成分和4种厚度中间层条件下一体化构件弯曲实验过程中界面处的应力分布情况进行了模拟研究;并建立陶瓷失效的判据对模型的弯曲强度进行表征。模拟结果显示:三种类型连接界面结构中,截面尺寸为10×20mm的台阶结构具有最好的连接效果;中间层的加入可以有效减小SiC陶瓷端的最大等效应力,三种成分中,Ni-55%Ti中间层具有最好的连接效果;中间层厚度为0.6mm时各模型的应力集中区域面积及最大等效应力值均较小。模拟结果表明:截面尺寸为10×20mm的台阶(通台)结构采用0.6mm厚Ni-55%Ti中间层时弯曲强度最高,为202.5MPa。
周雯露[5](2020)在《MgAl2O4透明陶瓷/Kovar合金活性钎焊工艺研究及应力模拟》文中指出MgAl2O4透明陶瓷因其高强度、高透过率、光学各向同性等特点,在红外光电系统、透明装甲、高温观察窗等领域有着十分广泛的应用。但陶瓷自身脆性高、加工性差等缺点使其难以被加工成形状复杂的大尺寸构件,因此,在实际运用中常常需要与金属进行连接,形成兼具陶瓷及金属优良性能的复合构件。针对实际工程应用特别是军用红外光电系统的迫切需要,本文基于接头应力的角度,选择合适的金属与MgAl2O4透明陶瓷进行活性钎焊连接,探究了不同工艺参数对接头组织及性能的影响,对接头组织形成机理进行了阐释,并设计了多种缓解接头应力的方式,以期为工程应用提供指导意义。鉴于目前国内外尚未出现有关MgAl2O4透明陶瓷/金属的连接报道,依据红外光电系统的使用条件,选取Ag-Cu-Ti作为钎焊连接钎料,并采用有限元模拟对MgAl2O4透明陶瓷/Ag-Cu-Ti钎料/不同金属接头的应力进行了分析,结果表明,Kovar合金无论是从经济性、实用性还是应力分布合理性来看,都是一种与MgAl2O4透明陶瓷进行连接的理想金属材料。MgAl2O4透明陶瓷/Ag-Cu-Ti钎料/Kovar合金典型接头组织为MgAl2O4透明陶瓷/TiO/TixCuy/TiFe2+TiNi3/Ag-Cu共晶/Ti Fe2/Kovar合金。Ti元素在钎焊连接过程中优先与金属中扩散出的Fe、Ni元素发生反应,当上述反应进行到一定程度时,Ti元素开始与陶瓷中扩散出的O元素反应并生成Ti O界面反应层,Ti O反应层的存在能够有效提高接头连接质量。当温度较高或保温时间较长时,大量Fe、Ni元素扩散至钎缝中,使钎缝产生大量TiFe2和TiNi3金属间化合物,接头性能被削弱。有限元分析结果表明,剪切试验件陶瓷棱边侧是接头的薄弱处,提高钎料厚度能够很好的缓解接头的应力集中程度,这与实验结果相吻合。通过接头结构设计和增加钎料层厚度,在保证接头承载能力的同时,能够对工程件接头应力进行有效调控;当采用Kovar合金壁厚缩减至2mm的包接接头并将钎料厚度增加至150μm时,影响接头的主要应力峰值降低至50MPa以下,同时应力集中现象基本消失。
姬燕如[6](2020)在《Al2O3/AlN异种陶瓷梯度玻璃连接及性能的研究》文中研究指明陶瓷的连接,尤其是异种陶瓷的连接,由于其在陶瓷片连接方面的独特优势,使得陶瓷的制作工艺成本低廉,在MEMS传感器、微波器件、成像器件等陶瓷封装器件中得到了广泛的应用。但是由于异种陶瓷之间的热膨胀系数存在一定的差异,在连接过程中,接头应力较大,往往会导致连接失败。所以本文在充分了解陶瓷连接方法及应用的基础上,研究了使用梯度硼硅酸盐玻璃钎料连接Al2O3和AlN异种陶瓷,并对Al2O3/AlN陶瓷连接接头的力学性能及微观形貌进行分析;通过调节梯度玻璃的润湿性、热膨胀系数(CTE)以及优化连接工艺参数,实现Al2O3和AlN接头的可靠连接及力学性能的提高。向基础玻璃中添加CaO来制备与氧化铝的CTE相匹配的玻璃钎料,研究了CaO取代Zn O对玻璃CTE及润湿性的影响规律,并通过润湿实验及DIL测试以确定玻璃对氧化铝母材的润湿性及CTE匹配性。结果发现CaO含量为6%组分的CTE与氧化铝基板匹配并且润湿性良好,并通过SEM分析发现其与Al2O3基板的润湿界面生成了ZnAl2O4界面产物,润湿机制为接触反应润湿。采用梯度热膨胀玻璃实现了Al2O3和AlN异种陶瓷的连接,并阐明了工艺参数对接头组织和力学性能的影响。当连接温度高于800℃时,陶瓷接头相组成为Al2O3/ZnAl2O4/ZnAl2O4+Ca Al2Si2O8+Na Ti2Al5O12+Na Al Si3O8/Na Al Si3O8/AlN。在800℃保温60min时接头抗剪切强度最大为40 MPa。另外对非梯度玻璃钎料的陶瓷连接进行了研究,对比发现,非梯度连接的接头都出现不同程度的裂纹,并且剪切强度均在15 MPa以下。研究了掺杂少量Cr2O3对梯度玻璃润湿性和热性能的影响,确定了Cr2O3最佳的掺杂量为1%,并研究掺杂1%的Cr2O3对Al2O3和AlN梯度连接接头组织和性能的影响。在800℃保温60 min时,接头主要包含玻璃相以及少量的ZnAl2O4、Zn Cr2O4,ZnAl2O4和Zn Cr2O4相的弥散分布使得连接强度进一步提高,此时的剪切强度为50.7 MPa。
杨景红[7](2019)在《复相陶瓷BN-SiO2与Nb钎焊界面结构及其形成机理》文中指出复相陶瓷BN-SiO2由晶态h-BN和无定形SiO2组成,因此复相陶瓷BN-SiO2兼具二者的优异性能,在航空航天领域得到了广泛的应用。Nb是一种广泛用于航空航天的金属材料。在实际应用中,常需要将复相陶瓷BN-SiO2与Nb连接以实现其优势互补。本课题以复相陶瓷BN-SiO2润湿性分析为出发点,进而对复相陶瓷BN-SiO2与Nb的焊接性进行研究。基于焊后接头残余应力较大的问题,设计SiC网络结构增强复合中间层(缩写为CINRA)缓解接头残余应力,解明CINRA对接头的增强机制。采用Ti-Ni活性钎料在复相陶瓷BN-SiO2表面进行润湿试验,对Ti-Ni钎料在复相陶瓷BN-SiO2表面的润湿铺展行为进行研究,解明活性元素Ti在反应润湿体系中的作用。结果表明:Ti-Ni钎料在复相陶瓷BN-SiO2表面的润湿铺展分为三个阶段:快速铺展阶段、稳定铺展阶段以及平衡阶段。体系最终润湿角约为42°。通过TEM手段确定Ti-Ni/复相陶瓷BN-SiO2的润湿界面的典型结构为Ti3O5+Ti5Si3+TiB2+TiN复合反应层。确定了在Ti-Ni/复相陶瓷BN-SiO2润湿体系中,TiN层会优先生成并且TiN层的形成会促进体系的润湿和铺展。此外,设计BN含量不同的三种复相陶瓷BN-SiO2的润湿体系,通过反应层的XRD图谱Rietveld精修研究最终润湿角-界面反应产物之间的关系。结果表明:液态Ti-Ni钎料在复相陶瓷BN-SiO2上的最终润湿角由界面反应产物决定。采用Ti-Ni活性钎料对复相陶瓷BN-SiO2自身以及Nb进行钎焊。通过对两层组织的衍射斑点和衍射环的标定可以确定两层反应层为Ti3O5+Ti5Si3+TiB2以及TiN层。基于Miedema模型,对Ti-Ni二元钎料体系中活性元素Ti的化学活度进行了计算。可以发现体系中活性元素Ti的化学活度为0.424。采用Koller三元几何模型,计算了Nb元素的溶解对Ti-Ni钎料中Ti元素活度的影响。计算结果表明,随着Nb元素的加入,Ti-Ni体系中Ti元素的活度增加为0.778,加剧了其与复相陶瓷BN-SiO2侧的界面反应。同时采用第一性原理计算了h-BN/Ti以及a-SiO2/Ti界面模型界面能。结果表明:与a-SiO2/Ti界面模型相对比,Ti在h-BN界面上更易于形成新相,从能量角度上解释了Ti-Ni钎料优先同h-BN发生反应的机理。采用CINRA钎焊复相陶瓷BN-SiO2与Nb,当钎焊温度1170°C、保温时间5min时,液态钎料填充SiC多孔陶瓷孔洞,同时液态钎料与SiC多孔陶瓷发生反应,在SiC多孔陶瓷表面生成了TiC+Ti5Si3反应层。此时接头的典型界面组织为复相陶瓷BN-SiO2/Ti3O5+Ti5Si3+TiB2+TiN/SiC+TiC+Ti5Si3/(Ti,Nb)-TiNi共晶+TiNi+TiNi2/Nb。随着钎焊温度的升高,SiC多孔陶瓷与钎料之间的化学反应加剧,导致SiC多孔陶瓷的骨架结构被严重的破坏。保温时间可以直接影响液态钎料在SiC多孔陶瓷中的填充情况,当保温时间较短时,液态钎料无法完全填充SiC多孔陶瓷。当钎焊温度为1170°C保温时间为5min时,接头的抗剪强度最高为102MPa。研究了中间层参数对复相陶瓷BN-SiO2/CINRA/Nb接头界面组织和性能的影响,当SiC多孔陶瓷孔隙率较小时存在闭孔结构导致钎料无法渗入;而SiC多孔陶瓷孔隙率过大时,由于毛细作用力降低也导致钎料无法填充SiC多孔陶瓷,此外骨架结构过于薄弱导致骨架容易被破坏导致接头强度降低。当SiC多孔陶瓷的厚度过厚时,在SiC多孔陶瓷中存在大量未填充区域,因此接头的力学性能急剧下降。当多孔陶瓷孔隙率为50%、厚度为2mm时,接头的抗剪强度最高为102MPa。建立CINRA子模型并深入分析了其对接头残余应力的改善机制,结果发现CINRA的添加可以改变钎焊接头内部残余应力的分布形式,具体表现为在CINRA内部残余应力分布不连续,残余应力主要集中在孔洞边缘位置,同时添加的CINRA子模型整体应力峰值较低。与复相陶瓷BN-SiO2与Nb直接钎焊接头残余应力相比,采用CINRA对复相陶瓷BN-SiO2与Nb钎焊时,陶瓷侧界面处的残余应力峰值下降了14%。研究了CINRA提高接头力学性能的机制,CINRA会将产生的主要裂纹向多个方向传递,分散了产生裂纹的主应力从而对裂纹的扩展产生了阻碍作用。通过对比发现,当裂纹沿着SiC多孔陶瓷进行扩展时阻力最小为7.43MPa,因此裂纹更易沿着SiC多孔陶瓷进行扩展。该路径具有多转折、多弯曲的特点可阻碍裂纹的扩展,最终实现接头力学性能的大幅度提升。
郭乐扬[8](2019)在《氮化硅陶瓷的连接工艺以及钎料研究进展》文中认为氮化硅陶瓷由于其耐磨、耐高温、硬度高、热稳定性和抗腐蚀性好等优良性能,在宇航、能源等领域均有重要的应用。但是其存在脆性大、韧性差等缺点,需要采用连接技术制备陶瓷/金属复合构件来解决。目前常用的陶瓷连接方式包括钎焊、固相扩散连接、玻璃连接、部分瞬间液相连接,选择合适的钎焊方式以及钎料是提高接头强度的关键。制备陶瓷/金属复合构件既可以利用氮化硅陶瓷材料本身的优异性能,又可使构件具备金属材料良好的塑性和韧性,满足现代工程应用的需要。本文介绍了常用的陶瓷连接方法以及目前氮化硅陶瓷钎料的研究进展。
赵一璇[9](2019)在《多孔Si3N4陶瓷与TiAl基合金钎焊工艺及机理研究》文中指出多孔Si3N4陶瓷(p-Si3N4)因其同时具有良好的力学性能和高透波性、低介电常数等性能而作为透波材料广泛应用于制备雷达天线罩。在工程应用的装配过程中雷达天线罩体材料需要与作为连接环材料的TiAl基合金(TiAl)实现有效连接。在目前陶瓷和金属材料的连接方法之中,钎焊是最有效的常用方法之一,虽然致密Si3N4陶瓷与TiAl基合金的钎焊连接技术已较为成熟,但由于p-Si3N4陶瓷特殊的多孔微结构特性将会对钎焊接头的界面显微结构和力学性能产生显着的影响。因此为了实现p-Si3N4陶瓷和TiAl基合金的有效连接,本文主要对TiAl/p-Si3N4钎焊接头显微组织结构和力学性能之间的关系进行研究。首先,为了阐明AgCuTi钎料在p-Si3N4陶瓷界面的铺展润湿行为机理,本文中采用不同Ti含量(2 wt.%,4 wt.%,6 wt.%,8 wt.%)的AgCuTi钎料在880℃下在p-Si3N4陶瓷表面进行润湿试验。通过分析钎料在p-Si3N4陶瓷表面润湿角随时间的变化和润湿平衡后的润湿界面显微组织结构发现:AgCuTi钎料在p-Si3N4陶瓷表面润湿性良好,润湿界面处有液态AgCuTi钎料渗入p-Si3N4陶瓷母材孔洞中形成的渗入层组织,当Ti含量为4 wt.%时,AgCuTi在p-Si3N4陶瓷界面形成的润湿角最小。AgCuTi钎料在p-Si3N4陶瓷表面的润湿行为是钎料先通过界面反应渗入多孔陶瓷后再进行陶瓷表面的铺展的过程。考虑到p-Si3N4陶瓷与TiAl基合金钎焊连接的过程中,TiAl基合金中的Ti元素会溶解进液态钎料中参与界面反应,因此本文中从AgCu共晶钎料为出发点,探讨了钎焊温度、钎焊保温时间以及Ti含量对TiAl/p-Si3N4钎焊接头界面显微组织结构和力学性能的影响。当钎料中Ti含量为2 wt.%,在880℃保温15 min钎焊TiAl/p-Si3N4时,接头达得最高抗剪强度。研究发现p-Si3N4陶瓷侧渗入层与陶瓷基体之间有显微裂纹形成不利于钎焊接头的力学性能。为了抑制陶瓷侧的界面反应从而阻碍多孔陶瓷中渗入层的形成,在AgCu-2 wt.%Ti钎料中添加纳米Si3N4颗粒制备成纳米增强复合钎料(AgCuTi+nano-Si3N4),但由于复合钎料不能有效阻碍渗入层的形成,且钎料在多孔陶瓷的润湿性较差,使得接头内有大量孔洞形成,损害接头性能,不适用于TiAl/p-Si3N4钎焊体系。为了优化钎焊接头的界面组织结构和力学性能,需对p-Si3N4陶瓷表面进行加工和修饰,本文采用了两种陶瓷表面改性的工艺方法:p-Si3N4陶瓷表面金属化(c-p-Si3N4)和p-Si3N4陶瓷表面致密化(d-p-Si3N4)。并对通过两种工艺优化方法得到的钎焊接头界面显微组织结构和力学性能的影响进行了研究。在p-Si3N4陶瓷表面以激光熔覆的方式制备的金属层可以形成由细密的Ti5Si3、Ti2Cu、AlCuTi颗粒组成的均匀的显微组织,可以有效的阻碍液态钎料向p-Si3N4陶瓷的渗入,钎焊接头的平均抗剪强度比用AgCuTi钎料直接钎焊TiAl基合金和p-Si3N4陶瓷提高了约25%。d-p-Si3N4陶瓷表面的致密化层主要是由Y-Al-Si-O玻璃相填充进多孔陶瓷的孔洞中形成的,表面致密化的p-Si3N4陶瓷和TiAl基合金的钎焊接头中没有缺陷且p-Si3N4陶瓷侧没有渗入层形成,钎料在致密化层界面上通过活性Ti元素与Si3N4和Y-Al-Si-O玻璃相反应形成了连续的TiCu4+TiN+TiO反应层。钎焊接头的平均抗剪强度比用AgCuTi钎料直接钎焊TiAl基合金和p-Si3N4陶瓷提高了约66%。对比两种陶瓷表面改性方法发现,多孔陶瓷表面致密化是最适用于TiAl/p-Si3N4钎焊接头的工艺方法。为了分析TiAl/AgCuTi/p-Si3N4和TiAl/AgCuTi/d-p-Si3N4钎焊接头的力学性能和接头强化机理。首先采用同步辐射X射线衍射对两种钎焊接头的残余应力进行表征,发现致密层的引入将钎焊接头陶瓷侧的残余应力降低了21%。对钎焊接头在三点弯曲过程中采用X射线断层扫描技术进行原位信息采集,并应用数字体图像相关方法计算钎焊接头在受力过程中的三维体位移场,计算结果说明钎焊接头在受力过程中主位移方向为垂直于钎缝方向。将位移场矩阵作为边界条件导入两种钎焊接头的有限元模型中,对钎焊接头在受力过程中的应力场和应变能量密度场进行计算,研究发现TiAl/AgCuTi/p-Si3N4钎焊接头的应力和应变主要集中在渗入层组织和p-Si3N4陶瓷界面处,而TiAl/AgCuTi/d-p-Si3N4钎焊接头的应力和应变能集中在钎缝金属层和致密层的界面处。TiAl/AgCuTi/d-p-Si3N4钎焊接头的临界应力值和应变能释放率分别比TiAl/AgCuTi/p-Si3N4钎焊接头提高了约46%和50%左右。
周澄[10](2019)在《Si3N4与316L不锈钢的连接工艺研究》文中研究表明Si3N4作为一种具有耐高温,耐腐蚀,高强度等良好性能的结构材料,在航天,金属切削,电子等领域有着广泛的应用。但是由于其韧性低,加工困难,在工业应用时常常需要与金属连接起来组成复合装配体来使用。因此实现Si3N4与金属间的可靠连接具有有非常重要的实用意义。本文首先采用了常规(Ag Cu28)Ti3.6钎料对Si3N4与316L不锈钢进行了真空钎焊,研究表明接头的典型组织结构为:Si3N4/Ti N/Ti5Si3+Ag(s,s)+Cu(s,s)+Fe2Ti/316L。钎焊温度和保温时间对接头组织和性能有很大的影响,随着温度的升高或者保温时间的延长,钎焊接头中钎缝与母材间的反应层会逐渐增厚,并且陶瓷侧由于热膨胀系数的差异导致焊后陶瓷近缝处逐渐出现裂纹,接头的抗剪强度呈先增加后降低的趋势。当钎焊温度达890℃,保温10 min时,接头剪切强度最高,为84 MPa。由于Ti含量对钎缝两侧界面层影响较大,因此制备Ti含量分别为1.5,3.6,5.5和7.5 wt%的(Ag Cu28)Tix钎料,并使用该四种钎料分别钎焊Si3N4与316L不锈钢,研究不同Ti含量对接头组织性能的影响。分析表明,随着Ti含量的增加,接头剪切强度呈先增加后降低的趋势,当Ti含量为5.5 wt%时,强度达到最高值为89 Mpa。由于Ti含量的增加,接头中母材反应层厚度逐渐增加,此外当Ti含量达到一定值时,会逐渐生成Ti-Cu化合物。为了缓解接头的残余应力和提升钎缝强度,利用BN可以与Ti反应形成增强相Ti N和Ti B的原理,研究了(Ag Cu28)Ti10BN1.5,(Ag Cu28)Ti15BN2.5和(Ag Cu28)Ti18BN3.5三种钎料对Si3N4与316L不锈钢接头组织及性能的影响。结果表明,接头强度随BN含量的上升逐渐下降,断口表面出现较多孔洞缺陷。当成分为(Ag Cu28)Ti10BN1.5时,强度最高为69MPa。通过优化Ti含量后,制备成分为(Ag Cu28)Ti8BN1.5的钎料钎焊Si3N4与316L不锈钢,接头强度达到145 MPa,比Ag Cu Ti系钎料钎焊Si3N4与316L不锈钢的最高剪切强度提升了约70%,断口表面较为平滑,。为提高钎缝自身强度,在Si3N4表面用磁控溅射法分别溅镀Ti/Nb,Ti/Mo和TiNb/Mo三种薄膜,并采用常规(Ag Cu28)Ti3.6钎料钎焊316L不锈钢。研究表明,三种薄膜获得的接头中Ti/Nb膜形成的接头强度最高,为82 MPa。添加的Nb元素可以溶于钎料中与Ti发生交互作用,Mo元素未能起到抑制Nb元素向钎缝中心处扩散的作用,并且三种接头的断口位置均断裂于陶瓷一侧,接头处仍有较大残余应力。
二、Ti箔厚度对Si_3N_4/Ti/Cu/Ti/Si_3N_4部分瞬间液相连接界面结构及强度的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Ti箔厚度对Si_3N_4/Ti/Cu/Ti/Si_3N_4部分瞬间液相连接界面结构及强度的影响(论文提纲范文)
(1)Si3N4与镍基高温合金部分瞬时液相连接接头的组织及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 陶瓷与金属连接国内外研究现状 |
1.2.1 活性金属钎焊 |
1.2.2 扩散连接 |
1.2.3 部分瞬时液相连接 |
1.2.4 国内外连接研究情况总结 |
1.3 残余应力的测量及预测 |
1.3.1 残余应力测量 |
1.3.2 残余应力预测 |
1.4 本文研究思路及主要研究内容 |
第2章 试验材料及试验方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 钎焊母材 |
2.1.2 金属中间层 |
2.2 部分瞬时液相连接方法及连接工艺 |
2.3 接头组织、性能及残余应力表征 |
2.3.1 接头组织分析 |
2.3.2 接头性能表征 |
2.3.3 接头残余应力测定 |
第3章 PTLP连接工艺对Si_3N_4/GH4169接头微观组织及性能影响 |
3.1 引言 |
3.2 PTLP连接Si_3N_4/GH4169接头的微观组织分析 |
3.3 PTLP连接工艺参数的影响 |
3.3.1 连接温度对接头微观组织及性能的影响 |
3.3.2 保温时间对接头微观组织及性能的影响 |
3.3.3 连接压力对接头微观组织及性能的影响 |
3.4 Si_3N_4/GH4169接头高温性能研究 |
3.5 本章小结 |
第4章 中间层对Si_3N_4/GH4169接头微观组织及性能影响 |
4.1 引言 |
4.2 Ti/Au/Ni中间层对接头微观组织及性能的影响 |
4.2.1 Ti层厚度对接头微观组织及性能的影响 |
4.2.2 Ni层厚度对接头微观组织及性能的影响 |
4.2.3 中间层等温凝固DSC表征 |
4.3 Ni泡沫中间层变化的影响 |
4.3.1 Ni泡沫装配顺序的影响 |
4.3.2 Ni箔厚度的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 PTLP连接Si_3N_4/GH4169接头连接机理及残余应力研究 |
5.1 引言 |
5.2 Si_3N_4与中间层界面反应热力学计算 |
5.3 PTLP连接中扩散动力学 |
5.3.1 界面反应层生长动力学 |
5.3.2 PTLP扩散动力学研究 |
5.4 Si_3N_4/GH4169部分瞬时液相连接机理 |
5.5 PTLP连接中残余应力的研究 |
5.5.1 拉曼光谱法测量接头残余应力 |
5.5.2 ImageJ-OOF2-ABAQUS联合模拟 |
5.5.3 小结 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得创新性成果 |
致谢 |
(2)塑性相增韧Ti基钎料设计与Cf/SiC-Nb钎焊接头连接机理(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 C_f/SiC复合材料的性质及其与金属钎焊连接的研究现状 |
1.2.1 C_f/SiC复合材料的性质 |
1.2.2 C_f/SiC与金属钎焊连接的钎料体系研究现状 |
1.3 Ti-Zr-Cu-Ni非晶钎料钎焊接头的研究现状 |
1.4 缓解异种材料接头热应力以及增韧接头的方法 |
1.5 Ti-Nb固溶体与金属间化合物双相组织的研究现状 |
1.6 本文主要研究内容 |
第2章 试验材料及研究方法 |
2.1 试验材料及设备 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 试验设备 |
2.2 试验过程 |
2.3 钎料及接头组织及性能测试 |
2.3.1 组织分析 |
2.3.2 接头性能测试 |
第3章 基于塑性相增韧的Ti基钎料体系设计 |
3.1 引言 |
3.2 Ti-Zr-Cu-Ni非晶钎料钎焊C_f/SiC与 Nb存在的问题 |
3.3 引入Ti固溶体的双相组织增韧设计 |
3.3.1 相图平衡热力学成分设计 |
3.3.2 动力学分析与工艺设计 |
3.4 引入β-(Ti,Nb)固溶体实现高温热稳定的双相组织设计 |
3.4.1 相图平衡热力学成分设计 |
3.4.2 动力学分析与工艺设计 |
3.5 引入bcc-(Nb,Ti)固溶体的双相组织增韧设计 |
3.5.1 合金钎料成分设计 |
3.5.2 动力学分析与工艺设计 |
3.6 本章小结 |
第4章 引入Ti基固溶体的钎焊接头组织调控与性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 Ti-Zr-Cu-Ni/Ti复合钎料钎焊C_f/SiC与 Nb接头的典型组织 |
4.3 钎焊温度对钎缝双相组织形成的影响 |
4.3.1 钎焊温度对抑制焊缝中Ti基固溶体共析转变的作用 |
4.3.2 Ti基固溶体共析转变对接头剪切强度的影响 |
4.4 保温时间对接头组织及性能的影响 |
4.4.1 保温时间对界面反应产物生成的影响 |
4.4.2 保温时间对接头性能的影响 |
4.5 复合钎料中 Ti 含量变化对钎缝双相组织及接头性能的影响 |
4.6 钎焊接头的界面组织形成机理 |
4.7 本章小结 |
第5章 引入Ti-Nb固溶体的钎焊接头组织调控及性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 Ti-Zr-Cu-Ni/Nb_p钎料中Nb颗粒尺寸对钎缝双相组织的影响 |
5.3 钎焊温度对钎缝双相组织及接头性能的影响 |
5.3.1 钎焊温度对焊缝中(Ti,Nb)固溶体含量的影响 |
5.3.2 接头抗剪性能及高温热稳定性 |
5.4 纳米Nb粉添加量对接头组织及性能的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 Nb-TiCu合金钎料连接C_f/SiC与 Nb的接头组织与性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 Nb15-Ti Cu合金形成的钎缝双相组织表征 |
6.3 钎焊温度对钎缝双相组织的影响 |
6.3.1 钎缝双相组织随钎焊温度变化的演变规律 |
6.3.2 钎焊温度对接头力学性能的影响 |
6.4 Nb-Ti Cu合金中Nb含量变化对接头组织及性能的影响 |
6.5 钎焊接头的界面组织形成机理 |
6.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(3)多孔Si3N4/Invar合金大尺寸结构件的钎焊研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 陶瓷连接技术的发展 |
1.2.1 固相扩散焊 |
1.2.2 过渡液相连接 |
1.2.3 自蔓延高温合成连接(SHS) |
1.2.4 钎焊 |
1.3 陶瓷/金属钎焊连接研究 |
1.3.1 陶瓷/金属的钎焊连接难点 |
1.3.2 陶瓷/金属钎焊润湿性研究 |
1.4 接头残余应力分析及缓解措施 |
1.4.1 中间层连接陶瓷/金属的研究现状 |
1.4.2 陶瓷/金属的接头应力分析与数值模拟 |
1.5 国内外文献综述的简析 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 试验材料及方法 |
2.1 试验原材料 |
2.2 连接设备与方法 |
2.3 钎焊接头组织结构分析 |
2.3.1 扫描电子显微分析(SEM) |
2.3.2 能谱分析(EDS) |
2.3.3 X射线衍射分析(XRD) |
2.4 接头剪切强度测定 |
第3章 不同中间层结构钎焊多孔SI_3N_4/INVAR合金接头组织及性能 |
3.1 引言 |
3.2 CU泡沫厚度为2MM时钎焊接头的微观组织 |
3.3 CU泡沫厚度为1.5MM时钎焊接头的微观组织 |
3.4 ABA结构中间层钎焊过程的接头微观组织分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 钎料宽度为40MM时接头中残余应力场的模拟计算 |
4.1 引言 |
4.2 CU泡沫中间层的建模 |
4.3 计算模型的建立 |
4.3.1 网格划分原则及相互作用 |
4.3.2 材料参数 |
4.3.3 载荷与分析步设定 |
4.4 中间层结构对冷却后接头中残余应力分布的影响 |
4.4.1 Cu箔及Cu泡沫中间层的厚度对应力分布的影响 |
4.4.2 ABA型及AB型中间层整块钎料的应力分析 |
4.4.3 ABA型及AB型中间层等分钎料的应力分析 |
4.4.4 单一中间层结构不同钎料等分份数的应力分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 钎料宽度为30MM时接头中残余应力场的模拟计算 |
5.1 引言 |
5.2 钎料位置对钎焊过程中残余应力的影响 |
5.2.1 钎料放置于连接区域的上方位置接头残余应力的分布 |
5.2.2 钎料放置于连接区域的中间位置接头残余应力的分布 |
5.2.3 钎料放置于连接区域的下方位置接头残余应力的分布 |
5.3 钎料宽度变化对接头残余应力的影响 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(4)SiC陶瓷与高温合金复合铸件的界面组织及力学行为模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 论文研究的背景和意义 |
1.2 SiC陶瓷与K4169合金概述 |
1.2.1 SiC陶瓷概述 |
1.2.2 K4169合金概述 |
1.3 陶瓷/金属连接接头残余应力缓解方法研究现状 |
1.4 陶瓷/金属连接技术研究现状 |
1.4.1 活性金属钎焊 |
1.4.2 固态扩散焊 |
1.4.3 部分瞬间液相连接 |
1.4.4 自蔓延高温合成连接法 |
1.5 目前存在的不足 |
1.6 主要研究内容 |
第2章 实验材料及研究方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 SiC陶瓷 |
2.1.2 K4169合金及中间层 |
2.2 实验设备及浇注工艺 |
2.3 显微组织试样制备及分析 |
2.4 热力学计算流程 |
第3章 SiC/K4169铸件界面处物相生成的热力学计算 |
3.1 引言 |
3.2 热力学模型的建立 |
3.2.1 二元合金各组元活度的计算 |
3.2.2 三元合金各组元活度的计算 |
3.2.3 三元合金中物相A_mB_n析出反应的Gibbs自由能变化 |
3.3 采用Ni-75%Ti中间层时各物相热力学计算 |
3.3.1 C-Ti-Ni三元系热力学计算 |
3.3.2 Si-Ti-Ni 三元系热力学计算 |
3.4 采用Ni-65%Ti中间层时各物相热力学计算 |
3.4.1 C-Ti-Ni三元系热力学计算 |
3.4.2 Si-Ti-Ni三元系热力学计算 |
3.5 采用Ni-55%Ti中间层时各物相热力学计算 |
3.5.1 C-Ti-Ni三元系热力学计算 |
3.5.2 Si-Ti-Ni三元系热力学计算 |
3.6 热力学计算结果分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 SiC/K4169复合铸件的力学性能模拟 |
4.1 引言 |
4.2 有限元模型的建立 |
4.2.1 材料参数的选择 |
4.2.2 几何建模及网格划分 |
4.2.3 边界条件及分析步设定 |
4.3 判据及性能表征方法的选定 |
4.4 界面形状对界面处应力分布及弯曲强度的影响 |
4.4.1 界面形状设计 |
4.4.2 凸台结构应力分布及弯曲性能 |
4.4.3 通台结构应力分布及弯曲性能 |
4.4.4 凹槽结构应力分布及弯曲性能 |
4.5 中间层成分对界面处应力分布及弯曲强度的影响 |
4.5.1 中间层成分设计 |
4.5.2 应力分布 |
4.6 中间层厚度对界面处应力分布及弯曲强度的影响 |
4.6.1 中间层厚度设计 |
4.6.2 应力分布 |
4.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(5)MgAl2O4透明陶瓷/Kovar合金活性钎焊工艺研究及应力模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 MgAl_2O_4透明陶瓷简介 |
1.3 陶瓷/金属连接的研究现状及分析 |
1.2.1 陶瓷/金属的扩散连接 |
1.2.2 陶瓷/金属的钎焊连接 |
1.2.3 陶瓷/金属连接接头的残余应力 |
1.4 课题主要研究内容 |
第2章 材料及试验方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验设备及方法 |
2.2.1 钎焊设备 |
2.2.2 试样制备及装配 |
2.2.3 钎焊方法及工艺 |
2.3 接头微观组织分析及性能测试 |
2.3.1 接头微观组织分析 |
2.3.2 接头性能测试 |
第3章 基于应力分布的金属母材选择 |
3.1 引言 |
3.2 钎料及金属母材的选取原则 |
3.2.1 钎料的选取原则 |
3.2.2 金属母材的选取原则 |
3.3 应力模拟的假设与描述 |
3.4 不同金属接头的应力模拟及分析 |
3.4.1 材料的强度理论 |
3.4.2 不同金属接头的残余应力分布 |
3.4.3 冷却过程中Kovar合金及Invar合金接头的应力分布 |
3.5 本章小结 |
第4章 MgAl_2O_4 透明陶瓷/Kovar合金的钎焊连接工艺 |
4.1 引言 |
4.2 升温过程在钎焊连接中的作用 |
4.3 MgAl_2O_4 透明陶瓷/Ag-Cu-Ti钎料/Kovar合金典型接头组织 |
4.4 钎焊工艺对接头组织的影响 |
4.4.1 钎焊温度对接头组织的影响 |
4.4.2 保温时间对接头组织的影响 |
4.4.3 Ti含量对接头组织的影响 |
4.5 钎焊工艺对接头性能的影响 |
4.6 接头组织形成的热力学分析 |
4.7 接头组织的形成机理 |
4.8 本章小结 |
第5章 钎焊接头的应力模拟及调控方法 |
5.1 引言 |
5.2 试验件接头的残余应力模拟及分析 |
5.2.1 试验件接头的残余应力分布 |
5.2.2 钎料层厚度对接头残余应力的影响 |
5.3 工程件接头的应力模拟及分析 |
5.2.1 工程件接头的应力分布 |
5.2.2 钎料层厚度对接头应力的影响 |
5.2.3 Cu中间层对接头应力的影响 |
5.2.4 接头结构形式对接头应力的影响 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(6)Al2O3/AlN异种陶瓷梯度玻璃连接及性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 陶瓷连接的难点 |
1.3 陶瓷的连接方法 |
1.3.1 扩散连接 |
1.3.2 活性钎焊连接 |
1.3.3 微波连接 |
1.3.4 部分瞬间液相连接 |
1.3.5 玻璃连接 |
1.4 梯度玻璃连接的研究进展 |
1.5 课题提出及研究内容 |
1.5.1 课题提出 |
1.5.2 课题研究内容 |
第二章 试验材料及性能检测 |
2.1 试验材料及制备方法 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 试验仪器 |
2.2 ZnO-B_2O_3-SiO_2系玻璃的熔炼及玻璃粉的制备 |
2.3 玻璃浆料与梯度中间层的制备 |
2.3.1 有机载体制备 |
2.3.2 玻璃浆料制备 |
2.3.3 梯度中间层的制备 |
2.4 样品性能测试与表征 |
2.4.1 差热分析 |
2.4.2 热膨胀行为 |
2.4.3 润湿实验 |
2.4.4 连接实验 |
2.4.5 SEM分析 |
2.4.6 XRD分析 |
2.4.7 紫外可见吸收光谱分析 |
2.4.8 力学性能分析 |
第三章 ZnO-B_2O_3-SiO_2系多元梯度玻璃的制备及热性能的研究 |
3.1 引言 |
3.2 CaO对 ZBS系微晶玻璃性能的影响 |
3.2.1 玻璃钎料的物相 |
3.2.2 CaO对 ZBS系多元微晶玻璃的紫外吸收光谱分析 |
3.2.3 CaO对 ZBS系多元微晶玻璃热性能的影响 |
3.3 CaO对 ZBS系多元微晶玻璃钎料润湿性能的影响 |
3.3.1 润湿性介绍 |
3.3.2 CaO对 ZBS玻璃润湿角的影响 |
3.3.3 CaO对 ZBS玻璃润湿性的影响机理 |
3.3.4 润湿机理分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 ZBS系梯度玻璃钎料连接AlN和 Al_2O_3陶瓷及性能的研究 |
4.1 引言 |
4.2 预烧工艺的研究 |
4.2.1 排胶温度的研究 |
4.2.2 预烧结温度对玻璃钎料表面形貌的影响 |
4.2.3 预烧工艺对陶瓷连接强度及连接界面的影响 |
4.3 工艺参数对Al_2O_3/AlN连接接头微观组织及性能的影响 |
4.3.1 G0 和 A1 梯度玻璃连接AlN和 Al_2O_3陶瓷的典型接头组织 |
4.3.2 连接温度对接头组织及性能的影响 |
4.3.3 连接时间对接头组织及性能的影响 |
4.4 接头断口分析 |
4.5 非梯度玻璃连接与梯度玻璃连接的对比分析 |
4.5.1 Al_2O_3和AlN同种陶瓷的非梯度连接 |
4.5.2 Al_2O_3和AlN异种陶瓷的非梯度连接以及梯度连接形貌分析 |
4.5.3 剪切强度及断面分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 添加Cr_2O_3对ZBS玻璃钎料及连接性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 影响润湿的主要原因 |
5.3 Cr_2O_3掺杂对A1 玻璃性能的影响分析 |
5.3.1 紫外可见吸收光谱分析 |
5.3.2 玻璃热性能分析 |
5.3.3 润湿性观察 |
5.3.4 润湿界面的微观形貌及机理分析 |
5.4 Cr_2O_3掺杂对G0 玻璃性能的影响分析 |
5.4.1 玻璃的热性能分析 |
5.4.2 润湿性观察 |
5.4.3 润湿界面的微观形貌及机理分析 |
5.5 Al_2O_3和AlN连接形貌及性能分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 本文创新与展望 |
6.2.1 本文创新 |
6.2.2 本文展望 |
参考文献 |
致谢 |
在校期间的研究成果及发表的学术论文 |
(7)复相陶瓷BN-SiO2与Nb钎焊界面结构及其形成机理(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 复相陶瓷BN-SiO_2与Nb的焊接性分析 |
1.2.1 复相陶瓷BN-SiO_2连接研究现状 |
1.2.2 复相陶瓷BN-SiO_2润湿性研究现状 |
1.2.3 不定形SiO2陶瓷润湿性研究及连接现状 |
1.2.4 BN陶瓷润湿性研究及连接现状 |
1.3 液态钎料与母材的相互作用 |
1.4 第一性原理计算方法 |
1.5 陶瓷连接接头残余应力的缓解方法 |
1.5.1 钎料设计与制备 |
1.5.2 中间层添加与设计 |
1.5.3 网络中间层添加与设计 |
1.6 论文的主要研究内容 |
第2章 试验材料、设备及方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 试验母材 |
2.1.2 中间层材料 |
2.2 试验设备及方法 |
2.2.1 润湿试验设备与工艺参数 |
2.2.2 钎焊试验设备与工艺参数 |
2.3 接头组织及性能 |
2.3.1 微观组织分析 |
2.3.2 力学性能测试 |
第3章 复相陶瓷BN-SiO_2表面润湿机理 |
3.1 引言 |
3.2 钎料制备及结构表征 |
3.3 复相陶瓷BN-SiO_2表面润湿过程研究 |
3.4 复相陶瓷BN-SiO_2界面润湿研究 |
3.5 h-BN/Ti界面第一性原理研究 |
3.5.1 表面原子层数的选择 |
3.5.2 h-BN(0001)/Ti(0001)界面模型 |
3.5.3 h-BN(0001)/Ti(0001)界面稳定性 |
3.6 a-SiO_2/Ti界面第一性原理研究 |
3.6.1 a-SiO_2的建模及界面选择 |
3.6.2 a-SiO_2/Ti(0001)界面模型 |
3.6.3 a-SiO_2/Ti(0001)界面稳定性 |
3.7 复相陶瓷BN-SiO_2体系润湿机制 |
3.7.1 Ti元素含量对润湿性与铺展行为的影响 |
3.7.2 复相陶瓷BN-SiO_2表面润湿模型 |
3.8 本章小结 |
第4章 复相陶瓷BN-SiO_2与Nb钎焊接头界面结构研究 |
4.1 引言 |
4.2 复相陶瓷BN-SiO_2自身钎焊界面组织 |
4.3 复相陶瓷BN-SiO_2与Nb钎焊接头界面组织 |
4.4 Nb溶解对界面反应的影响 |
4.4.1 复相陶瓷BN-SiO_2与钎料的界面反应机制 |
4.4.2 Nb元素对Ti-Ni钎料体系活度的影响 |
4.5 复相陶瓷BN-SiO_2与Nb钎焊接头形成过程 |
4.5.1 钎焊工艺对接头界面组织的影响 |
4.5.2 钎焊工艺对接头力学性能的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 引入SiC多孔陶瓷中间层辅助钎焊复相陶瓷BN-SiO_2与Nb |
5.1 引言 |
5.2 复相陶瓷BN-SiO_2/CINRA/Nb界面结构分析 |
5.3 CINRA对接头组织的影响 |
5.4 钎焊工艺参数对接头界面组织和性能的影响 |
5.4.1 钎焊工艺参数对接头界面组织的影响 |
5.4.2 钎焊工艺参数对接头力学性能的影响 |
5.5 CINRA参数对接头界面组织和性能的影响 |
5.5.1 CINRA孔隙率对接头界面组织及力学性能的影响 |
5.5.2 CINRA厚度对接头界面组织及力学性能的影响 |
5.6 复相陶瓷BN-SiO_2与Nb钎焊接头残余应力分析 |
5.6.1 有限元模拟参数的选择 |
5.6.2 有限元模型的建立 |
5.6.3 复相陶瓷BN-SiO_2/Nb钎焊接头残余应力分析 |
5.7 CINRA模型建立以及增强机制分析 |
5.8 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(8)氮化硅陶瓷的连接工艺以及钎料研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 氮化硅陶瓷连接方法 |
1.1 Si3N4陶瓷的钎焊连接 |
1.1.1 Si3N4陶瓷的直接钎焊 |
1.1.2 Si3N4陶瓷的间接钎焊 |
1.2 Si3N4陶瓷的固相扩散连接 |
1.3 Si3N4陶瓷的玻璃连接 |
1.4 Si3N4陶瓷的部分瞬间液相连接 |
2 氮化硅钎料的选择 |
3 结语 |
(9)多孔Si3N4陶瓷与TiAl基合金钎焊工艺及机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 Si_3N_4陶瓷研究现状 |
1.2.1 Si_3N_4陶瓷的发展 |
1.2.2 Si_3N_4陶瓷钎焊连接现状 |
1.3 异种材料钎焊接头残余应力调控方法 |
1.3.1 复合钎料法 |
1.3.2 多层钎缝结构 |
1.3.3 母材表面改性处理 |
1.4 钎焊接头应力研究方法 |
1.4.1 钎焊接头残余应力测量 |
1.4.2 数字体图像相关方法 |
1.5 本文的研究内容 |
第2章 试验材料、设备及方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 多孔Si_3N_4陶瓷和TiAl基合金 |
2.1.2 钎料、金属化层、致密化层及试样装配 |
2.2 试验设备及工艺 |
2.2.1 润湿试验设备 |
2.2.2 钎焊连接设备及工艺 |
2.2.3 激光熔覆设备及工艺 |
2.2.4 表面致密化烧结设备及工艺 |
2.3 钎焊接头组织分析及性能分析 |
2.3.1 钎焊接头组织结构表征 |
2.3.2 钎焊接头性能分析 |
第3章 TiAl/多孔Si_3N_4钎焊接头界面组织及性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 AgCuTi钎料在多孔Si_3N_4陶瓷界面润湿性研究 |
3.2.1 Ti含量对钎料在多孔Si_3N_4陶瓷界面润湿性影响分析 |
3.2.2 AgCuTi钎料在多孔Si_3N_4陶瓷表面润湿机理分析 |
3.3 TiAl/AgCu/多孔Si_3N_4钎焊接头组织及性能研究 |
3.3.1 钎焊接头典型界面组织结构分析 |
3.3.2 钎焊工艺参数对接头界面显微组织结构的影响分析 |
3.3.3 钎焊工艺参数对接头力学性能的影响分析 |
3.4 TiAl/AgCuTi/多孔Si_3N_4钎焊接头组织及性能研究 |
3.4.1 钎焊接头典型界面组织结构分析 |
3.4.2 钎料中Ti含量对接头界面组织的影响分析 |
3.4.3 TiAl/多孔Si_3N_4接头组织演化及连接机理分析 |
3.5 复合钎料钎焊TiAl/多孔Si_3N_4钎焊接头组织及性能研究 |
3.5.1 复合钎料在Ti基合金/Si_3N_4钎焊体系可行性分析 |
3.5.2 复合钎料对TiAl/多孔Si_3N_4接头界面组织和性能的影响分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 多孔Si_3N_4陶瓷表面改性及其与TiAl基合金的钎焊连接 |
4.1 引言 |
4.2 TiAl与表面金属化多孔Si_3N_4陶瓷钎焊连接工艺及性能研究 |
4.2.1 多孔Si_3N_4陶瓷表面激光熔覆层显微组织结构表征 |
4.2.2 熔覆层对钎焊接头界面组织及力学性能的影响分析 |
4.3 TiAl与表面致密化多孔Si_3N_4陶瓷钎焊连接工艺及机理研究 |
4.3.1 多孔Si_3N_4陶瓷表面致密化界面表征 |
4.3.2 TiAl/AgCuTi/d-p-Si_3N_4钎焊接头界面组织结构分析 |
4.4 TiAl/AgCuTi/d-p-Si_3N_4钎焊接头组织演化及连接机理研究 |
4.4.1 钎焊工艺参数对接头界面组织及力学性能的影响分析 |
4.4.2 TiAl/AgCuTi/d-p-Si_3N_4钎焊接头连接机理分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 TiAl/多孔Si_3N_4钎焊接头应力研究 |
5.1 引言 |
5.2 钎焊接头残余应力表征 |
5.3 钎焊接头原位三点弯曲力学性能试验 |
5.3.1 力学试验中X射线断层扫描图像信息的获取 |
5.3.2 钎焊接头数字体相关分析 |
5.4 钎焊接头三点弯曲过程有限元计算分析 |
5.4.1 钎焊接头有限元模型的建立 |
5.4.2 钎焊接头三点弯曲过程有限元计算结果 |
5.4.3 钎焊接头断裂韧性研究 |
5.5 本章小结 |
结论 |
创新点 |
展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(10)Si3N4与316L不锈钢的连接工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景和研究意义 |
1.2 陶瓷与金属的连接研究现状 |
1.3 缓解钎焊过程中残余应力的研究现状 |
1.3.1 复合钎料法 |
1.3.2 添加缓冲层法 |
1.4 研究内容 |
第2章 试验材料与方法 |
2.1 实验用材料 |
2.1.1 钎焊母材选择 |
2.1.2 钎料的选择及制备 |
2.2 实验设备和方法 |
2.3 钎焊接头组织和性能表征 |
2.3.1 XRD分析 |
2.3.2 扫描电子显微镜分析 |
2.4 钎焊接头力学性能测试 |
第3章 AgCuTi钎料钎焊Si_3N_4/316L不锈钢接头的组织和性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 (AgCu_(28))Ti_(3.6) 在母材表面的润湿性能分析 |
3.3 Si_3N_4/316L不锈钢接头的界面组织以及反应相力学行为 |
3.3.1 Si_3N_4/316L不锈钢接头的典型界面组织 |
3.3.2 Si_3N_4/316L不锈钢接头的反应相力学行为 |
3.4 不同工艺参数对Si_3N_4/316L不锈钢接头的组织及性能的影响 |
3.4.1 钎焊温度对于Si_3N_4/316L不锈钢的接头组织及性能影响 |
3.4.2 钎焊保温时间对Si_3N_4/316L不锈钢接头的组织及性能影响 |
3.4.3 Ti含量对Si_3N_4/316L不锈钢接头的组织及性能影响 |
3.5 Si_3N_4/316L不锈钢钎焊接头的连接机理研究 |
3.6 本章小结 |
第4章 复合钎料钎焊Si_3N_4 陶瓷/316L不锈钢接头组织及性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 采用AgCuTi+BN复合钎料钎焊Si_3N_4/316L不锈钢的研究 |
4.2.1 Si_3N_4/316L不锈钢接头接头中添加增强相的选择 |
4.2.2 复合钎料钎焊Si_3N_4 陶瓷和316L不锈钢的典型界面结构 |
4.2.3 不同BN含量对Si_3N_4/316L不锈钢接头的组织及力学性能影响 |
4.2.4 优化Ti含量的复合钎料钎焊Si_3N_4/316L不锈钢的组织及性能 |
4.3 复合钎料钎焊接头强化机理及热力学分析 |
4.3.1 复合钎料强化接头机理分析 |
4.3.2 复合钎料原位生成热力学分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 磁控溅射过渡层钎焊Si_3N_4/316L不锈钢组织及性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 薄膜沉积工艺对薄膜厚度及粗糙度的影响 |
5.3 Ti-Nb-Mo金属化薄膜体系对钎焊Si_3N_4/316L不锈钢接头的组织及性能影响 |
5.3.1 Ti/Nb膜钎焊Si_3N_4/316L不锈钢的组织形貌 |
5.3.2 Ti/Mo膜钎焊Si_3N_4/316L不锈钢的接头组织形貌 |
5.3.3 Ti-Nb/Mo膜钎焊Si_3N_4/316L不锈钢的接头组织形貌 |
5.3.4 Ti-Nb-Mo金属化薄膜体系钎焊Si_3N_4/316L不锈钢的力学性能 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
四、Ti箔厚度对Si_3N_4/Ti/Cu/Ti/Si_3N_4部分瞬间液相连接界面结构及强度的影响(论文参考文献)
- [1]Si3N4与镍基高温合金部分瞬时液相连接接头的组织及性能研究[D]. 文粤. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]塑性相增韧Ti基钎料设计与Cf/SiC-Nb钎焊接头连接机理[D]. 孙妍. 哈尔滨工业大学, 2020
- [3]多孔Si3N4/Invar合金大尺寸结构件的钎焊研究[D]. 董旭. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]SiC陶瓷与高温合金复合铸件的界面组织及力学行为模拟[D]. 董兆博. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]MgAl2O4透明陶瓷/Kovar合金活性钎焊工艺研究及应力模拟[D]. 周雯露. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [6]Al2O3/AlN异种陶瓷梯度玻璃连接及性能的研究[D]. 姬燕如. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [7]复相陶瓷BN-SiO2与Nb钎焊界面结构及其形成机理[D]. 杨景红. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [8]氮化硅陶瓷的连接工艺以及钎料研究进展[J]. 郭乐扬. 材料导报, 2019(S2)
- [9]多孔Si3N4陶瓷与TiAl基合金钎焊工艺及机理研究[D]. 赵一璇. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [10]Si3N4与316L不锈钢的连接工艺研究[D]. 周澄. 江苏科技大学, 2019(03)