高体积分数SiCp/Al复合材料自蔓延连接工艺研究

发布时间：2020-12-08 01:44

　　高体积分数SiCp/Al复合材料以其高性能被广泛应用于航空航天、汽车及电子元器件等方面,尤其在电子封装方向有很大的应用潜力,因此研究其合适的焊接方法就显得十分重要。但是由于这些材料中含有大量的增强相SiC颗粒,使得基体表面润湿性差,很难实现材料间的连接。本文采用Al/Ni纳米多层膜作为热源自蔓延反应连接高体积分数SiCp/Al复合材料,研究了相关工艺参数对焊接接头的影响,并获得了较为理想的焊接接头。利用DSC测量出纳米多层膜的放热峰在200℃,高于此温度即可发生自蔓延反应.由纳米多层膜本身的特性可知,加热速率在不低于200℃/min不会失去自蔓延反应能力。利用ANSYS有限元模拟软件对焊接温度场的模拟结果可知,要想实现复合材料间的连接,纳米多层膜的厚度应不低于120μm。。采用Al/Ni纳米多层膜作为热源时的降温速率达到500℃/ms,对母材的热影响区域只在母材厚度方向上0.5mm范围内。根据ANSYS有限元温度场模拟结果,采用合适厚度的纳米多层膜作为热源进行试验。采用纳米多层膜厚度为180μm,Al-Si-Mg钎料进行自蔓延连接时,焊接接头由母材、钎料层、纳米多层膜生成物AlNi金属... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 高体积分数SiCp/Al复合材料制备及应用
    1.3 SiCp/Al复合材料焊接研究现状
        1.3.1 钎焊
        1.3.2 固相焊
        1.3.3 熔化焊
    1.4 纳米多层膜自蔓延连接研究现状
    1.5 研究内容
2 试验材料及方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 待焊材料
        2.1.2 钎料的选择
        2.1.3 压力系统的选择
        2.1.4 纳米多层膜
    2.2 试验工艺研究
        2.2.1 试验材料准备
        2.2.2 焊接接头设计
        2.2.3 点火装置
    2.3 显微组织观测和力学性能测试
        2.3.1 扫描图像和物相分析
        2.3.2 剪切强度测试
3 纳米多层膜自蔓延燃烧反应温度场模拟
    3.1 自蔓延燃烧反应连接有限元模型建立
        3.1.1 有限元模型的简化
        3.1.2 有限元模型的建立及网格划分
        3.1.3 材料参数和边界条件设置
        3.1.4 加载热源
    3.2 母材厚度为1.6mm时的自蔓延反应连接温度场模拟结果及分析
    3.3 母材厚度为2mm时的自蔓延反应连接温度场模拟结果及分析
    3.4 本章小结
4 采用纳米多层膜自蔓延连接SiCp/Al复合材料工艺研究
    4.1 工艺参数的选择
    4.2 纳米多层膜放热量对焊接接头的影响
    4.3 钎料的影响
        4.3.1 A1-Si-Mg钎料
        4.3.2 Al-Si钎料
    4.4 试验压力对焊接接头的影响
    4.5 接头性能测试
        4.5.1 接头硬度测试
        4.5.2 剪切强度测试
    4.6 断口成分分析
    4.7 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录



本文编号：2904236