超高溫陶瓷(UHTCs)由于其熔點高、硬度高、高溫化學性能穩(wěn)定等特點備受人們關(guān)注,而ZrB₂-SiC超高溫陶瓷更是以其獨特的高溫穩(wěn)定性、高電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率、高強度和高耐腐蝕性受到學者的廣泛研究。但由于陶瓷的塑性差及本征脆性限制其應(yīng)用,而金屬強塑性可以彌補陶瓷應(yīng)用的缺陷,因此實現(xiàn)陶瓷與金屬的可靠連接是擴大其應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵。本研究采用Zr-Ni釬料對ZrB₂-SiC復(fù)合陶瓷與Nb合金進行釬焊連接,探究了釬焊溫度、保溫時間以及釬料厚度對接頭組織和力學性能的影響,對其連接機理進行分析,并對接頭內(nèi)部的殘余應(yīng)力進行了模擬分析及控制。結(jié)果表明,接頭典型結(jié)構(gòu)為ZrB₂-SiC/Nb C+Zr C+Zr₂Si+ZrB₂/Zr₂Ni+(Zr,Nb)₂Ni/(Zr,Nb)/Nb,靠近陶瓷側(cè)形成界面反應(yīng)層,靠近Nb一側(cè)形成擴散層。隨著釬焊溫度升高、保溫時間延長,Nb向焊縫內(nèi)溶解擴散量增多,焊縫的寬度逐漸變厚;焊縫的寬度也隨著釬料厚度的增加而增加。ZrB

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景以及研究意義
    1.2 金屬與陶瓷常用的連接方法
        1.2.1 釬焊連接
        1.2.2 固相擴散連接
        1.2.3 過渡液相連接
        1.2.4 物理連接
        1.2.5 自蔓延高溫合成連接
    1.3 陶瓷/金屬的釬焊研究
        1.3.1 陶瓷/金屬釬焊連接的困難
        1.3.2 潤濕性研究
        1.3.3 陶瓷/金屬與復(fù)合釬料之間相互作用研究
    1.4 ZrB₂-SiC復(fù)合陶瓷的連接現(xiàn)狀
    1.5 殘余應(yīng)力分析控制及模擬研究現(xiàn)狀
        1.5.1 釬焊接頭殘余應(yīng)力分析
        1.5.2 模擬研究現(xiàn)狀
        1.5.3 殘余應(yīng)力控制
    1.6 本文研究內(nèi)容
第2章 試驗材料和研究方法
    2.1 試驗材料及制備
        2.1.1 試驗材料
        2.1.2 試樣制備
    2.2 釬焊連接設(shè)備及工藝
    2.3 釬料的熱分析
    2.4 釬料潤濕性評價
    2.5 釬焊接頭組織結(jié)構(gòu)分析
        2.5.1 掃描電子顯微鏡觀察(SEM)及能譜分析(EDS)
        2.5.2 XRD分析
    2.6 釬焊接頭性能分析
第3章 Zr-Ni釬料釬焊ZrB₂-SiC/Nb合金接頭的組織及性能
    3.1 引言
    3.2 Zr-Ni釬料形式的對比
        3.2.1 釬料在陶瓷母材表面的潤濕性研究
        3.2.2 Zr-Ni釬料連接效果對比
    3.3 ZrB₂-SiC/Nb合金接頭典型顯微組織
    3.4 釬焊溫度對接頭組織及力學性能的影響
        3.4.1 釬焊溫度對接頭組織的影響
        3.4.2 釬焊溫度對接頭的力學性能的影響
    3.5 釬料厚度對接頭組織及力學性能的影響
        3.5.1 釬料厚度對接頭組織的影響
        3.5.2 釬料厚度對接頭的力學性能的影響
    3.6 保溫時間對接頭組織及力學性能的影響
        3.6.1 保溫時間對接頭組織的影響
        3.6.2 保溫時間對接頭的力學性能的影響
    3.7 接頭連接機理
    3.8 本章小結(jié)
第4章 ZrB₂-SiC/Nb的釬焊接頭殘余應(yīng)力分析及控制
    4.1 引言
    4.2 ZrB₂-SiC/Nb釬焊接頭有限元模型建立
        4.2.1 有限元模型的建立
        4.2.2 材料參數(shù)
        4.2.3 載荷與分析步設(shè)定
    4.3 ZrB₂-SiC/Nb釬焊接頭有限元模擬
        4.3.1 ZrB₂-SiC/Nb釬焊接頭殘余應(yīng)力分析
        4.3.2 釬料厚度對接頭殘余應(yīng)力的影響
        4.3.3 反應(yīng)層厚度對接頭殘余應(yīng)力的影響
    4.4 ZrB₂-SiC/Nb釬焊接頭殘余應(yīng)力控制
        4.4.1 低膨脹中間層的設(shè)計
        4.4.2 Mo中間層厚度對接頭殘余應(yīng)力的影響
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3958294