本文關(guān)鍵詞：超聲輔助釬焊中界面空化行為和去膜過程的可視化研究

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【摘要】：超聲輔助釬焊可在大氣環(huán)境下實現(xiàn)釬料和難潤濕母材之間的有效連接,適用于異種金屬、金屬與非金屬等難潤濕性材料,工藝相對成熟。但是,關(guān)于超聲在固體內(nèi)部及固液界面的傳輸規(guī)律及不同母材表面狀態(tài)對超聲空化氣泡的形成、分布的影響的研究較欠缺,母材表面氧化膜去除機理研究不深入,限制了超聲輔助釬焊進一步的工業(yè)應(yīng)用和推廣。因此本文以超聲輔助釬焊界面空化行為及去膜過程的可視化為研究目標,主要研究了超聲在固體內(nèi)部和固液界面的傳輸規(guī)律,研究了超聲作用下母材表面空化氣泡的形成和分布特征及其對母材的沖擊作用、聲致潤濕鋪展行為,并采用同步輻射成像方法原位觀察超聲場下固液界面熔融釬料中空化氣泡的形成和分布。采用COMSOL Multiphysics有限元分析軟件,模擬了超聲波在固體母材內(nèi)部及固液界面的傳播特性。計算結(jié)果表明,超聲波作用下,母材表面振動的分布在板的邊緣振幅較大,在板的中間存在固定的振幅增強區(qū)和衰減區(qū);超聲經(jīng)由TC4鈦合金固體母材傳輸?shù)剿?隨著超聲的傳播,水中的聲場逐漸擴展到整個水域,水中一定聲壓強度的聲場散落地分布在固液界面局部區(qū)域,由固液界面向水的上表面逐漸減弱,聲壓基本保持在2-20MPa,同時水中聲場存在著相互干涉和疊加;超聲經(jīng)由TC4鈦合金母材傳輸?shù)紸l基熔融釬料中,隨著超聲的傳播,熔融釬料中的聲場逐漸擴展到整個熔融釬料域,聲壓基本保持在4-40MPa,由固液接觸面向熔融釬料上表面逐漸減弱。隨著釬焊溫度的增加,熔融釬料中整體聲壓強度逐漸下降,而空化閾值逐漸增加,空化效應(yīng)逐漸越弱。采用高速攝影,研究了超聲場下金屬母材表面水中空化氣泡的大量形核和分布特征。提出光滑金屬表面有三種空化氣泡大量形核方式,分別是依托母材邊緣大量形核、依托空泡團大量形核以及依托空蝕凹坑大量形核。最終空化氣泡以片狀空泡群分布,夾雜少量穩(wěn)態(tài)空泡團;在母材表面進行毛化處理,有促進、匯聚、駐留和增強空化氣泡的效果;采用陽極氧化方法,在1060鋁板和TC4鈦合金母材表面制備一層氧化膜,會增大超聲在固液界面?zhèn)鬏敃r的衰減,減弱母材表面的空化效果。超聲處理后,在母材表面的氧化膜上產(chǎn)生幾微米到十幾微米的空蝕凹坑,超聲空化氣泡潰滅時產(chǎn)生的微射流導致氧化膜的破碎。采用高速攝影,觀察了超聲作用下熔融釬料在母材表面的鋪展行為,發(fā)現(xiàn)熔融釬料鋪展過程中釬料表面的周期性振蕩漣漪以及鋪展前沿的周期性霧化。分析了超聲輔助釬焊氧化膜去除的機理,認為氧化膜是在加熱產(chǎn)生的微裂紋、超聲空化氣泡潰滅時的沖擊作用以及熔融釬料和母材的溶解共同作用下去除的。隨后,初步探究了超聲場下熔融釬料中空化氣泡的形成與分布的同步輻射原位觀察。
【關(guān)鍵詞】：超聲輔助釬焊 傳輸規(guī)律 空化泡行為 去膜過程 可視化
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG454
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 課題的研究意義10-11
• 1.2 超聲釬焊發(fā)展概況及超聲破除氧化膜的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 超聲釬焊發(fā)展概況11-14
• 1.2.2 超聲破碎氧化膜的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 超聲場下溶液中空化氣泡行為的高速攝影研究17-19
• 1.4 超聲場下金屬熔體中空化氣泡的同步輻射成像研究19-21
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容21-24
• 第2章 試驗材料、研究方法及設(shè)備24-36
• 2.1 試驗材料24-26
• 2.1.1 試驗?zāi)覆?/span>24
• 2.1.2 試驗釬料24-25
• 2.1.3 同步輻射試驗用釬焊試樣的選材和制作25-26
• 2.2 試驗研究方法與設(shè)備26-36
• 2.2.1 基于COMSOL的超聲在固體及固液界面?zhèn)鬏斠?guī)律的數(shù)值模擬計算26-27
• 2.2.2 超聲場下固液界面空化氣泡形成與分布的高速攝影觀察27-30
• 2.2.3 超聲輔助釬焊固液界面空化氣泡的原位同步輻射成像研究30-34
• 2.2.4 超聲作用下母材表面熔融釬料潤濕鋪展的動態(tài)觀察34-35
• 2.2.5 微觀組織分析35-36
• 第3章 基于COMSOL的超聲場下固液界面超聲傳輸規(guī)律研究36-60
• 3.1 超聲作用下母材表面振動特性的研究36-40
• 3.1.1 模型的建立及邊界條件的確定36-37
• 3.1.2 超聲作用下母材表面振動分布計算37-40
• 3.2 超聲經(jīng)由母材傳輸?shù)剿械穆晥龇植?/span>40-48
• 3.2.1 模型的建立及邊界條件的確定40-41
• 3.2.2 固液界面超聲的傳輸過程及聲場分布41-48
• 3.3 超聲經(jīng)由母材傳輸?shù)饺廴阝F料中的聲場分布48-59
• 3.3.1 模型的建立及邊界條件的確定48-49
• 3.3.2 固液界面超聲的傳輸過程及聲場分布49-54
• 3.3.3 不同溫度下固液界面熔融釬料中的聲場分布54-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 第4章 超聲場下固液界面空化氣泡形成和分布的可視化及氧化膜破除研究60-92
• 4.1 不同母材表面狀態(tài)下界面空化氣泡形成和分布的可視化研究60-73
• 4.1.1 母材表面空化氣泡形成和分布的高速攝影觀察60-65
• 4.1.2 毛化處理對母材表面空化氣泡形成和分布的影響65-68
• 4.1.3 陽極氧化處理對母材表面空化氣泡形成和分布的影響68-73
• 4.2 超聲處理后母材表面空蝕及氧化膜破碎的研究73-78
• 4.2.1 超聲處理后母材表面空蝕分布及形成機理的研究73-75
• 4.2.2 超聲處理后母材表面氧化膜破碎的研究75-78
• 4.3 超聲作用下母材表面熔融釬料動態(tài)鋪展行為和氧化膜破機理研究78-84
• 4.3.1 超聲作用下母材表面熔融釬料動態(tài)鋪展行為的高速攝影觀察78-81
• 4.3.2 母材表面氧化膜破除機理分析81-84
• 4.4 超聲輔助釬焊固液界面空化氣泡的原位同步輻射成像觀察84-90
• 4.4.1 成像試驗過程及結(jié)果分析85-86
• 4.4.2 同步輻射用釬焊試樣設(shè)計的修正86-90
• 4.5 本章小結(jié)90-92
• 結(jié)論92-94
• 參考文獻94-98
• 攻讀碩士學位期間所取得的學術(shù)成果98-100
• 致謝100

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1 楊海強;;超聲輔助車削技術(shù)與普通車削技術(shù)的對比分析[J];裝備制造技術(shù);2010年04期

2 葛枝;徐玉亭;劉東紅;;超聲輔助生鮮果蔬采后安全保障的研究進展[J];食品工業(yè)科技;2012年21期

3 徐化能;張穎心;何潮洪;;超聲輔助浸取葛藤異黃酮及其數(shù)學模型(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2007年06期

4 沈s，

本文編號：967096