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TA15鈦合金與C f /Al復(fù)合材料超聲輔助釬焊工藝及機(jī)理研究

發(fā)布時間:2021-04-07 08:00
  航空航天技術(shù)的發(fā)展對材料的輕量化和綜合性能提出了更高的要求,傳統(tǒng)材料的單一性能已經(jīng)不能滿足該領(lǐng)域的需求,因此復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料(Cf/Al)具備高比強(qiáng)度和比剛度、熱膨脹系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能,在導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、天線、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)等的部件方面已經(jīng)有所應(yīng)用。TA15鈦合金良好的高溫強(qiáng)度和優(yōu)異的力學(xué)性能也使得其具有廣闊的應(yīng)用前景。兩種材料的連接可以應(yīng)用在導(dǎo)彈尾舵部件上面。超聲波輔助釬焊作為一種無釬劑釬焊技術(shù),可以有效去除鋁基體以及鈦合金表面的氧化膜,在難潤濕材料的焊接方面得到了廣泛的應(yīng)用。因此,本課題擬在超聲波作用下研究母材與Zn5Al釬料之間的潤濕性,以及TA15鈦合金的浸鋁處理工藝問題,最終采用超聲波輔助釬焊的方法實現(xiàn)TA15鈦合金與Cf/Al復(fù)合材料的連接,獲得滿足強(qiáng)度需求的接頭。首先通過模擬軟件計算了超聲激勵下的釬料池模型,在對釬料池表面振動場的諧響應(yīng)和瞬態(tài)分析中發(fā)現(xiàn),釬料池兩側(cè)的振幅值為24μm,是中間位置的2倍,兩側(cè)振動要比中間激烈。對釬料池內(nèi)部聲壓場的模擬也印證了這一點(diǎn),釬料池兩側(cè)的聲壓值(40 MP... 

【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】:99 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【部分圖文】:

TA15鈦合金與C f /Al復(fù)合材料超聲輔助釬焊工藝及機(jī)理研究


導(dǎo)彈模型及尾舵翼面

相圖,相圖,異種材料,熔焊


圖 1-2 Al-Ti 二元平衡相圖,由于兩種材料在熱物理性能和力學(xué)性能等方面存在明顯差接性較差,在焊接過程中會出現(xiàn)各種問題,如氧化、氣孔、以及焊接變形等問題。為了解決這些問題,國內(nèi)外專家學(xué)者和工藝以實現(xiàn)二者的有效連接。常見的方法有熔焊、固相圍繞這三種焊接方法對 Ti/Al 異種材料的連接現(xiàn)狀進(jìn)行簡要焊熔焊具有低成本、應(yīng)用廣泛、高效快捷的特點(diǎn),在早期一直種有色金屬材料的連接。采用電弧焊接方法時,極高的熱輸金同時熔化,反應(yīng)生成多種 Ti-Al 金屬間化合物,這些金屬的脆性,非常容易使焊接接頭變脆以致開裂[9]。由于激光能位置和焊接過程中的熱輸入,能夠有效控制界面化合物的形多研究人員采用激光焊的方式對 Ti/Al 異種材料進(jìn)行了連接學(xué)者 Majumdar 等人[10]采用連續(xù) CO2激光作為熱源對厚度均

熔焊接頭,鈦合金,熔合區(qū),接頭部分


因此在界面的 Al 側(cè)附近形成裂紋,此時的接頭抗拉強(qiáng)研究發(fā)現(xiàn),裂紋的形成對熔合區(qū)中的 Al 含量十分敏感的溶解最小化并增加金屬間化合物的塑韌性,在鈦合金 Nb 箔作為緩沖劑,圖 1-3 (b)為添加 Nb 焊接之后的接頭部分熔化的 Nb 充當(dāng)了在熔合區(qū)中溶解 Al 的屏障,并的良好連接。

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鈦合金與鋁基復(fù)合材料釬焊接頭組織及力學(xué)性能[J]. 馬志鵬,張譽(yù)嚳,閆久春,張旭昀,郭光偉.  材料熱處理學(xué)報. 2016(01)
[2]高超聲速飛行器陶瓷復(fù)合材料與熱結(jié)構(gòu)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 魯芹,胡龍飛,羅曉光,姜貴慶.  硅酸鹽學(xué)報. 2013(02)
[3]先進(jìn)復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 朱晉生,王卓,歐峰.  新技術(shù)新工藝. 2012(10)
[4]鋁鋰合金的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J]. 王浩軍,史春玲,賈志強(qiáng),曾衛(wèi)東.  熱加工工藝. 2012(14)
[5]Al2O3P/6061Al復(fù)合材料瞬間液相擴(kuò)散連接[J]. 劉衛(wèi)紅,孫大謙,孫德新,賈樹盛.  焊接學(xué)報. 2007(03)
[6]TA15合金板材的組織和性能研究[J]. 劉瑞民,李興無,沙愛學(xué).  材料開發(fā)與應(yīng)用. 2005(04)
[7]碳化硅增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料連接技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 董月玲,黃繼華,閆久春,呂世雄.  材料導(dǎo)報. 2003(11)
[8]鋁基復(fù)合材料的Al-Cu合金中間層瞬間液相擴(kuò)散連接[J]. 劉衛(wèi)紅,孫大謙,賈樹盛,邱小明.  焊接學(xué)報. 2003(05)
[9]Ti/Al的交流TIG焊接工藝[J]. 胡經(jīng)洪.  焊接. 2002(05)
[10]鋁基復(fù)合材料焊接研究現(xiàn)狀及展望[J]. 牛濟(jì)泰,劉黎明,韓立紅.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 1999(01)

博士論文
[1]Ti/Al異種合金激光熔釬焊工藝與連接機(jī)理[D]. 陳樹海.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[2]液態(tài)釬料與鋁基復(fù)合材料超聲潤濕復(fù)合機(jī)理及其應(yīng)用研究[D]. 許志武.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號:3123109

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