發(fā)布時(shí)間：2023-04-10 01:48

　　Si3N4陶瓷具有優(yōu)異的抗氧化、抗腐蝕和抵抗冷熱沖擊的能力,同時(shí)兼具低密度、高硬度、耐磨損等一系列優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)Si3N4陶瓷與金屬連接,將陶瓷的耐高溫、抗磨損、耐腐蝕、高的強(qiáng)度硬度與金屬的強(qiáng)韌性、熱傳導(dǎo)性結(jié)合起來(lái),可以取長(zhǎng)補(bǔ)短并擴(kuò)大陶瓷構(gòu)件的應(yīng)用范圍。然而陶瓷和金屬的物理性能,尤其是熱膨脹系數(shù)有很大的差異,在從高溫連接冷卻過(guò)程中由于熱收縮的差異會(huì)在接頭中產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50975064、51321061以及51372049)的資助下,以實(shí)現(xiàn)Si3N4陶瓷與金屬的可靠連接并緩解接頭殘余應(yīng)力為出發(fā)點(diǎn),探索使用復(fù)合釬料釬焊方法達(dá)到Si3N4陶瓷與42Cr Mo鋼(Invar合金)的高性能連接,分析接頭應(yīng)力分布、接頭微觀組織構(gòu)成并探索最佳釬焊工藝參數(shù)和最優(yōu)化釬料成分配比,并綜合闡述接頭連接機(jī)理及增強(qiáng)機(jī)制。通過(guò)研究不同體積分?jǐn)?shù)Ti Np增強(qiáng)的Ag-Cu-Ti活性釬料在Si3N4陶瓷上的潤(rùn)濕行為發(fā)現(xiàn),復(fù)合釬料在陶瓷上的潤(rùn)濕經(jīng)歷初始熔融釬料的緩慢接觸鋪展、接觸角的快速降低及緩慢降低三個(gè)階段。復(fù)合釬料與陶瓷界面生成Ti-N+Ti-Si反應(yīng)層并延伸至三相線前沿,為典型的反...

【文章頁(yè)數(shù)】：170 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來(lái)源及研究的目的和意義
    1.2 陶瓷連接技術(shù)的發(fā)展
        1.2.1 熔化焊
        1.2.2 自蔓延高溫合成(SHS)連接
        1.2.3 混合氧化物玻璃焊接
        1.2.4 擴(kuò)散焊
        1.2.5 釬焊連接
    1.3 母材與釬料合金的作用機(jī)制
        1.3.1 潤(rùn)濕性研究
        1.3.2 液態(tài)釬料與母材界面作用研究
    1.4 接頭殘余應(yīng)力分析及緩解方法
        1.4.1 陶瓷/金屬接頭殘余應(yīng)力的測(cè)定及數(shù)值模擬
        1.4.2 陶瓷/金屬連接中間層設(shè)計(jì)
        1.4.3 復(fù)合釬料連接陶瓷/金屬的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究思路及主要研究?jī)?nèi)容
第2章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及研究方法
    2.1 試驗(yàn)用原材料
        2.1.1 釬焊母材
        2.1.2 中間層材料
    2.2 試驗(yàn)設(shè)備及方法
    2.3 釬焊接頭組織和性能表征
        2.3.1 接頭微觀組織構(gòu)成分析
        2.3.2 接頭力學(xué)性能測(cè)試
第3章 釬料潤(rùn)濕行為研究及Si₃N₄/42CrMo(Invar)釬焊接頭組織表征
    3.1 引言
    3.2 釬料在Si₃N₄陶瓷上的反應(yīng)潤(rùn)濕性研究
        3.2.1 Ag-Cu-Ti釬料在Si₃N₄陶瓷上潤(rùn)濕行為研究
        3.2.2 Ag-Cu-Ti+TiNp復(fù)合釬料在Si₃N₄陶瓷上潤(rùn)濕行為研究
    3.3 釬料在金屬母材上的潤(rùn)濕行為研究
        3.3.1 釬料在42CrMo鋼上潤(rùn)濕行為研究
        3.3.2 釬料在Invar合金上潤(rùn)濕行為研究
    3.4 潤(rùn)濕性及鋪展機(jī)制分析
    3.5 增強(qiáng)相TiNp與活性元素Ti作用機(jī)制研究
    3.6 Si₃N₄/42CrMo(Invar)釬焊接頭組織特征
        3.6.1 Si₃N₄/42CrMo釬焊接頭的微觀結(jié)構(gòu)
        3.6.2 Si₃N₄/Invar釬焊接頭典型顯微組織分析
    3.7 本章小結(jié)
第4章 Si₃N₄/42CrMo(Invar)釬焊接頭應(yīng)力場(chǎng)模擬
    4.1 引言
    4.2 Si₃N₄/42CrMo(Invar)接頭應(yīng)力有限元模型的建立
        4.2.1 Ag-Cu-Ti+TiNp復(fù)合釬料相關(guān)性能參數(shù)的有限元模擬
        4.2.2 Si₃N₄/42CrMo接頭有限元模型的建立
        4.2.3 Si₃N₄/Invar接頭有限元模型的建立
    4.3 Si₃N₄/42CrMo鋼接頭應(yīng)力有限元模擬分析
        4.3.1 Si₃N₄陶瓷/42CrMo鋼接頭應(yīng)力場(chǎng)有限元模擬結(jié)果
        4.3.2 有限元模擬與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證
        4.3.3 Si₃N₄/42CrMo接頭熱應(yīng)力影響因素的有限元模擬
    4.4 Si₃N₄/Invar合金接頭應(yīng)力有限元模擬研究
        4.4.1 Si₃N₄陶瓷/Invar合金接頭應(yīng)力場(chǎng)有限元模擬結(jié)果
        4.4.2 有限元模擬與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證
        4.4.3 Si₃N₄/Invar合金接頭熱應(yīng)力影響因素的有限元模擬
    4.5 引入增強(qiáng)體的子模型有限元模擬分析
        4.5.1 子模型應(yīng)力場(chǎng)有限元模擬結(jié)果
        4.5.2 增強(qiáng)體尺寸對(duì)接頭應(yīng)力分布的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 Si₃N₄/42CrMo(Invar)釬焊體系組織性能優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 Ag-Cu-Ti+TiNp復(fù)合釬料釬焊連接Si₃N₄陶瓷/42CrMo鋼
        5.2.1 復(fù)合釬料中TiNp和Ti成分配比優(yōu)化
        5.2.2 增強(qiáng)體顆粒尺寸對(duì)接頭組織和性能的影響
    5.3 Ag-Cu-Ti+TiNp復(fù)合釬料釬焊連接Si₃N₄陶瓷/Invar合金
        5.3.1 釬焊溫度對(duì)接頭組織和性能的影響
        5.3.2 保溫時(shí)間對(duì)接頭組織和性能的影響
        5.3.3 增強(qiáng)體含量對(duì)接頭組織和性能的影響
    5.4 Ag-Cu-Ti+TiNp復(fù)合釬料釬焊增強(qiáng)機(jī)制分析
    5.5 Ag-Cu-Ti+TiNp釬焊Si₃N₄/42CrMo(Invar)接頭的連接機(jī)理
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點(diǎn)
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3788107