本文關(guān)鍵詞： 壓力連接 空洞 動(dòng)力學(xué)條件 模型 鈦合金　出處：《西北工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：壓力連接是指兩個(gè)相互接觸的表面在高溫和一定的壓力的作用下,經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間形成能達(dá)到母材組織和性能的牢固接頭的先進(jìn)連接方法。壓力連接技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)、空心以及大面積構(gòu)件的連接,成為航天、航空、汽車(chē)、能源等領(lǐng)域迫切需要發(fā)展的連接技術(shù)。壓力連接接頭質(zhì)量主要取決于連接界面上空洞的閉合程度,消除界面空洞是獲得高質(zhì)量壓力連接接頭最重要的步驟。然而在工程應(yīng)用中壓力連接工藝參數(shù)的選取通常依賴于試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn),這既會(huì)浪費(fèi)大量的人力物力,又容易帶來(lái)較大的誤差。由此可見(jiàn),有效地預(yù)測(cè)連接件在給定的連接工藝參數(shù)下的連接界面空洞閉合程度變得十分重要。為此,本文通過(guò)建立壓力連接界面三維空洞演化模型,預(yù)測(cè)壓力連接過(guò)程中的界面空洞演化過(guò)程。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:本文基于局部塑性流動(dòng)機(jī)制、粘塑性流動(dòng)機(jī)制、表面源擴(kuò)散機(jī)制以及界面源擴(kuò)散機(jī)制,建立三維空洞演化理論模型來(lái)預(yù)測(cè)壓力連接界面空洞演化過(guò)程。本文模型在描述空洞演化過(guò)程時(shí),將其分為兩個(gè)階段:在第一階段,由表面加工引起的表面凸起在局部塑性流動(dòng)機(jī)制的作用下被壓平而形成連接界面上孤立的界面空洞;在第二階段,界面空洞的尺寸在粘塑性流動(dòng)機(jī)制、界面源擴(kuò)散機(jī)制以及表面源擴(kuò)散機(jī)制的共同作用下逐漸減小。本文模型確定了作用于界面空洞演化的機(jī)制的動(dòng)力學(xué)條件,并基于各動(dòng)力學(xué)條件考慮各個(gè)機(jī)制對(duì)界面空洞演化的影響。此外,本模型考慮了壓力連接過(guò)程中由粘塑性流動(dòng)機(jī)制引起的連接試樣的宏觀變形對(duì)空洞演化的影響,并分析了應(yīng)力狀態(tài)對(duì)空洞演化的影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)連接試樣受到外加壓應(yīng)力時(shí),界面空洞體積逐漸減小,但是界面空洞的半徑值與高度值的變化依賴于半徑方向與高度方向所施加的外加應(yīng)力的比值。最后,通過(guò)一系列的TC4合金的壓力連接實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證建立的壓力連接界面三維空洞演化模型的準(zhǔn)確性與可靠性。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的界面連接率的值與經(jīng)本文模型計(jì)算得到的界面連接率的值吻合較好,表明了本文的三維空洞演化模型能準(zhǔn)確地描述壓力連接界面空洞演化過(guò)程。
[Abstract]:Pressure bonding is the advanced method of connecting two contact surfaces under the action of high temperature and certain pressure, which can achieve the structure and properties of the base metal over a certain period of time. The connection of hollow and large area components is an urgent need to be developed in the fields of aerospace, aviation, automobile, energy and so on. The quality of pressure joint depends mainly on the degree of closure of the cavity in the interface. Eliminating interface voids is the most important step to obtain high quality pressure connection joints. However, in engineering applications, the selection of process parameters usually depends on experiments and experience, which will waste a lot of manpower and material resources. It can be seen that it is very important to predict the cavity closure of the connection interface effectively under the given connection parameters. In this paper, the three-dimensional cavity evolution model of the pressure connection interface is established. The main research contents and results are as follows: based on local plastic flow mechanism, viscoplastic flow mechanism, surface source diffusion mechanism and interface source diffusion mechanism, A three-dimensional cavitation evolution model is established to predict the evolution of voids in the interface of pressure connections. In this paper, the voids evolution process is described in two stages: in the first stage, The surface bulge caused by surface processing is flattened under the action of local plastic flow mechanism to form an isolated interfacial cavity on the interface; in the second stage, the size of the interface cavity is in the visco-plastic flow mechanism. The interfacial source diffusion mechanism and the surface source diffusion mechanism decrease gradually. The kinetic conditions of the mechanism acting on the evolution of the interface voids are determined in this paper. The influence of various mechanisms on the evolution of interface voids is considered based on various dynamic conditions. In addition, the effect of macroscopic deformation on the evolution of voids caused by viscoplastic flow mechanism in the process of pressure bonding is considered in this model. The effect of stress state on the evolution of voids is analyzed. The results show that the volume of interfacial voids decreases gradually when the bonding specimens are subjected to compressive stress. But the variation of the radius value and height value of the interface cavity depends on the ratio of the applied stress in the radius direction to the height direction. Finally, The accuracy and reliability of the three dimensional cavity evolution model of the pressure connection interface are verified by a series of pressure bonding experiments of TC4 alloy. The values of the interface connection ratio measured by the experiment and the interface calculated by the present model are obtained. The value of the connection rate matches well. It is shown that the three dimensional cavity evolution model in this paper can accurately describe the evolution process of voids in the interface of pressure connection.
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG301

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本文編號(hào)：1516092