爆炸压焊—扩散烧结法制备钨铜涂层与钨铜梯度功能材料的研究
发布时间：2020-07-03 12:25
【摘要】：爆炸压焊-扩散烧结法是一种全新的爆炸加工方法,该方法将爆炸压实、爆炸焊接和扩散烧结有机的结合在一起,具有装置简单,效率高、制备出的涂层致密度高、结合强度高等特点,是一种具有广阔应用前景的爆炸加工方法。本文以钨铜(W-Cu)材料作为研究对象对爆炸压焊-扩散烧结法的技术方法及宏、细观结合原理进行了深入的研究。首先,介绍了爆炸压焊-扩散烧结法的工艺流程,给出了还原烧结、爆炸压焊、扩散烧结的基本原理。在爆炸压焊基本原理中提出要想获得高质量的涂层必须要实现涂层的压实,涂层颗粒间的爆炸焊接和涂层与基体间的爆炸焊合,其中只要压力达到涂层中粉末发生爆炸焊接的条件,涂层颗粒间就可以发生焊接、涂层与基体间也可以发生爆炸焊合。给出了涂层爆炸压实所需压力和涂层粉末颗粒发生爆炸焊接所需压力的计算方法。并提出选取这两个压力中较大的那个压力作为爆炸压焊所需的压力。其次,使用爆炸压焊-扩散烧结法在铜锥形罩的内表面制备了W-Cu涂层,证明该方法不仅可以在板材表面备涂涂层还可可异形结构构面面制涂层。。在制涂层层过程程中引引其他的杂质且钨、铜分布均匀。通过研究钨颗粒尺寸、钨含量与爆速对爆炸压焊焊--u涂层的影响,发现爆爆对涂层的致密度影响很很,钨颗粒尺寸、钨含量对涂层的微观形貌影响很很。使用水下爆炸压焊装置在铜基体表面制备出了W--u涂层,使制备备面积的涂层材料成为可能。并使用该方法制备出了高致密度的W--u梯度材料,发现现钨含量比较低时该方法可避免W--u涂层中钨颗粒的长长,但当钨含量比较高时,粉粉层中的钨颗粒还是是长长。分析出钨颗粒发生长长的原因是在爆炸产生的压力作用下下--u颗粒粒剧烈的摩擦导致局部区域的温度急剧上升所致。然后,对爆炸压焊的宏观机理进行研究。提出了了种计算多孔混合物的方法,该方方先是通过混合物叠加原理得出密实混合物的Hugoniot曲线,然后对密实混合物的的ugoniot曲线进行等压外推得出多孔(粉粉)混合物的Hugoniot曲线。将等压推广得出的多孔材料的Hugoniot曲线代代到数值模模中,使用软件对爆炸压焊制备涂层的宏观过程进行数值模模,得出涂层中的冲击波演化规律。通过飞板加载试验发现冲击波波射角度对涂层与基体能否焊接起着至关重要的作用,在高压力下正冲击波波射时,涂层与基体出现了分离的现象,使用用维冲击波界面反射原理解释了正正射冲击波作用下涂层层基体分离的原因,并指出涂层层基体的结合是由于涂层与基体的内碰撞造成的。最后,对爆炸压焊的细观机理进行研究。通过试验得出在爆炸压焊中涂层与基体的的观连接方式有爆炸焊接、摩擦焊接、射流侵彻、液相烧结。使用SPH方法对细观孔隙的闭合过程进行数值模拟,得出的细观连接方式与试验相同。通过试验发现扩散烧结可以消除材料内部的缺陷,并证明了涂层与基体间存在元素的扩散。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB34;TG174.4
【图文】：
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本文编号：2739658
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB34;TG174.4
【图文】：
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