本文關(guān)鍵詞：雙金屬冷壓焊固相結(jié)合區(qū)原子相互作用的研究

  更多相關(guān)文章： 冷壓焊 變形功 結(jié)合能 原子結(jié)合

【摘要】：由于對金屬焊接結(jié)合機(jī)理的探討至今仍建立在熔焊的基礎(chǔ)上,本文通過金屬固相連接的相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果,對金屬變形能與金屬結(jié)合界面原子相互作用的問題進(jìn)行了探討,進(jìn)一步闡述了金屬冷壓焊的界面固態(tài)結(jié)合機(jī)理。以非熔化焊方法試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),研究金屬焊接原子結(jié)合的物理實(shí)質(zhì),不僅可以豐富材料連接理論研究,也為開發(fā)非熔化焊的材料固相連接方法提供理論基礎(chǔ)。本文通過Al/Cu、Cu/Zn冷壓焊接試驗(yàn),對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析得出,固相連接界面均緊密結(jié)合在了一起,線掃描結(jié)果顯示在冷壓連接界面存在著原子的轉(zhuǎn)移,兩金屬原子彼此接觸增多,促進(jìn)了原子間的結(jié)合,使材料緊密連接在一起。通過高分辨電鏡結(jié)果分析可知,Al/Cu焊接接頭在透射電鏡下的組織形貌顯示原始晶粒被拉長,界面處有被擠碎的Al、Cu碎晶相互摻雜咬合在一起,形成了原子間的結(jié)合。冷壓焊過程中金屬產(chǎn)生彈性變形及塑性變形,通過金屬的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,利用變形功法對金屬的變形功進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算,彈性變形相對塑性變形較小,可以忽略。金屬變形初期,變形相對容易,隨外力增加,界面處晶格畸變變大,材料內(nèi)部位錯(cuò)增殖并產(chǎn)生交互作用,導(dǎo)致加工硬化,金屬變形抗力增加,變形能增加速率加快。隨著變形的繼續(xù),位錯(cuò)相互抵消作用增強(qiáng),變形功持續(xù)增加,但是增加速率減慢。金屬的變形為金屬原子的結(jié)合提供了能量基礎(chǔ),由試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果可知,由于劇烈的塑性變形,金屬碎晶相互摻雜,原子相互結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)金屬的連接。金屬結(jié)合界面能采用模擬方法計(jì)算得到,當(dāng)原子達(dá)到原子間間距時(shí),同種金屬Al、Cu多晶連接晶面的單位面積結(jié)合能分別為3.19J/m2、7.08J/m2;異種金屬Al/Cu、Al/Fe多晶連接晶面的單位面積結(jié)合能分別為4.78J/m2、5.02J/m2。面心立方金屬Al(111)/Cu(111)是結(jié)合最穩(wěn)定的面,界面間距對結(jié)合能有重要的影響,對界面結(jié)合的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。固相金屬實(shí)現(xiàn)連接達(dá)到原子間結(jié)合的能量來源于冷壓焊過程中金屬的變形能,冷壓焊過程中外力做功并沒有完全用于材料的變形,金屬連接界面處的結(jié)合能相對較小,變形功占外力做功百分比比較小是因?yàn)椴牧蟽?nèi)部的缺陷會阻礙變形的進(jìn)一步產(chǎn)生,需要更大的外力才能使材料變形,從而達(dá)到原子間的結(jié)合。金屬變形能比結(jié)合能大三個(gè)數(shù)量級是因?yàn)榻饘俦砻娴牟黄蕉取⑽诲e(cuò)、材料的塑性流動、摩擦作用等消耗能量,影響原子結(jié)合,闡述了冷壓焊的結(jié)合機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：冷壓焊 變形功 結(jié)合能 原子結(jié)合
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 金屬固相連接的方法及應(yīng)用11-14
• 1.1.1 板材固相復(fù)合法及其應(yīng)用12-13
• 1.1.2 對接冷壓焊法在棒材焊接中的應(yīng)用13
• 1.1.3 爆炸焊法的用途及優(yōu)缺點(diǎn)13-14
• 1.2 冷壓焊連接界面的結(jié)合性能14-15
• 1.3 金屬固相室溫連接的結(jié)合機(jī)理研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 冷壓焊成形機(jī)理17-18
• 1.3.2 機(jī)械作用機(jī)理18
• 1.3.3 摩擦作用機(jī)理18-19
• 1.3.4 金屬鍵機(jī)理19
• 1.3.5 三階段機(jī)理19-20
• 1.4 金屬變形與界面結(jié)合機(jī)理之間的關(guān)系20
• 1.5 本論文研究的內(nèi)容20-23
• 第二章 金屬固相連接試驗(yàn)及界面結(jié)合處微觀分析23-37
• 2.1 金屬固相冷連接試驗(yàn)23-25
• 2.1.1 待焊試樣表面清理23-24
• 2.1.2 冷壓焊試驗(yàn)步驟24-25
• 2.2 金屬固相連接界面的微觀形貌25-31
• 2.2.1 Al/Cu復(fù)合界面微觀分析26-29
• 2.2.2 Cu/Zn復(fù)合界面微觀分析29-31
• 2.3 金屬冷壓焊的高分辨試驗(yàn)31-35
• 2.3.1 透射試樣的制備31-32
• 2.3.2 固相連接界面透射電鏡下的微觀形貌32-34
• 2.3.3 Al/Cu透射電鏡微觀分析34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第三章 金屬冷壓焊過程中變形功的計(jì)算37-51
• 3.1 金屬固相連接過程中變形力的計(jì)算方法37-39
• 3.1.1 冷壓焊過程中的外力、內(nèi)力及變形力37-38
• 3.1.2 采用投影方法計(jì)算塑性變形過程中力的大小38-39
• 3.2 金屬冷壓焊過程中變形能的計(jì)算39-42
• 3.2.1 變形量與變形抗力之間的關(guān)系39-40
• 3.2.2 利用變形功法計(jì)算金屬的塑性變形功40-42
• 3.3 金屬固相冷連接過程中的變形功42-50
• 3.3.1 冷壓焊過程中的彈性變形功42-44
• 3.3.2 同種金屬在不同壓下率下的變形功44-47
• 3.3.3 異種金屬在不同壓下率下的變形功47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 金屬固相連接界面結(jié)合能的計(jì)算51-63
• 4.1 金屬固相連接界面的結(jié)合能51-52
• 4.2 界面結(jié)合能的計(jì)算方法52-57
• 4.2.1 基于第一性原理計(jì)算結(jié)合能52-53
• 4.2.2 絕熱近似53-54
• 4.2.3 經(jīng)典核近似54-55
• 4.2.4 軌道近似55-57
• 4.3 金屬冷壓焊界面結(jié)合能的計(jì)算57-61
• 4.3.1 界面結(jié)合能的計(jì)算參數(shù)57
• 4.3.2 金屬單晶與多晶結(jié)合能的計(jì)算57-60
• 4.3.3 界面間距與界面結(jié)合穩(wěn)定性之間的關(guān)系60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 冷壓焊變形能與界面結(jié)合之間的關(guān)系63-71
• 5.1 不同壓下率下變形功與外力做功關(guān)系63-65
• 5.1.1 不同變形量下外力做功大小63-64
• 5.1.2 變形功與外力做功的關(guān)系64-65
• 5.2 金屬固相冷連接結(jié)合區(qū)的結(jié)合能65-66
• 5.2.1 Al/Cu冷壓焊結(jié)合區(qū)的結(jié)合能65-66
• 5.2.2 Al/Fe冷壓焊結(jié)合區(qū)的結(jié)合能66
• 5.3 金屬變形能與結(jié)合能之間的關(guān)系66-67
• 5.4 冷連接過程中影響原子結(jié)合的因素67-69
• 5.4.1 表面不平度對原子結(jié)合的影響67-68
• 5.4.2 位錯(cuò)對原子間結(jié)合的影響68
• 5.4.3 金屬塑性流動對原子間結(jié)合的影響68-69
• 5.4.4 摩擦作用對原子間結(jié)合的影響69
• 5.5 本章小結(jié)69-71
• 第六章 結(jié)論71-72
• 論文創(chuàng)新點(diǎn)72-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 攻讀碩士期間所取得的相關(guān)科研成果75-77
• 致謝77-78

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本文編號：711837