C f /Al复合材料与TiAl合金自蔓延连接工艺及机理研究
发布时间：2021-04-07 17:29
Cf/Al复合材料具有低密度、高比强度和比刚度、潮湿和辐射环境下优异的结构稳定性,已成功应用于卫星波导管和天线支架、飞机蒙皮等部件。TiAl合金是一种轻质高强的材料,具有良好的高温抗氧化和抗蠕变性能。二者作为应用前景广泛的航空航天材料,它们之间的连接有助于制备复合构件,取长补短、拓宽应用范围,因此具有重要的现实意义。由于Cf/Al复合材料与TiAl合金间巨大的物理化学性能差异,以及Cf/Al复合材料对温度的敏感性,常规的焊接方法很难获得令人满意的连接效果。本文采用自蔓延高温合成连接的方法对二者进行了连接,利用理论和试验相结合的方法优选中间层放热体系;通过对中间层成分进行优化和设计复合中间层的方式来实现对界面反应和接头组织的控制、提高接头塑性变形能力,从而实现高强度连接。基于封闭系统的原理,本文对主要的三类放热体系（铝热反应、合金化反应、陶瓷相合成反应）的绝热温度进行了计算。根据自蔓延连接放热中间层的基本原则,以Al-CuO、Al-Fe2O3、Ni-Al、Ti-Al-B体系作为代...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Cf/Al复合材料的应用领域[19]
设纤维与基体的应变相同，及c=f=m，则有：Ec=EfVf+EmVm(1-1)c=fVf+mVm(1-2)Vf+Vm=1 (1-3)式中 Ec、c——分别为复合材料的弹性模量及强度；Ef、f、Vf——分别为纤维的弹性模量、强度和体积分数；Em、m、Vm——分别为基体的弹性模量、强度和体积分数。当增强纤维的体积分数一定时，纤维增强复合材料性能受到纤维在基体中的排列方式，结合强度以及纤维与基体的性质等的影响[21]。(1) 纤维排列方式 在制作材料时，纤维的布置可能有以下三种方式，如图 1-2 所示。从力学观点来看，纤维平行排列是最好的，可以使纤维与主负荷轴一致，这时的纤维全部截面承受负荷，使纤维得到充分利用。但当有些部件受力复杂时，纤维取向需要根据其受应力进行调整。杂乱取向是最不希望的，这样既不能充分发挥所有纤维的作用，而且还有可能使纤维成为缺陷，降低材料性能。
高温强度(1. Al2O3晶须；2. 碳纤维；3. 钨纤维；4. SiC 纤6. 玻璃纤维)[21]temperature strength of fiber (1. Al2O3whisker; 2. Carbon fibfiber；4. SiC fiber；5. B fiber；6. Glass fiber)强纤维有陶瓷纤维(Al2O3[23]、BeO[24]、SiC[25,26]、27]、Mo[28]、Ta[29]等)及其合金纤维[30]、碳纤维[31]、密度小、弹性模量高、强度高，但其塑性差，与基体；难熔金属及其合金纤维虽然制作较为容易，塑性发生反应。图 1-3 为一些纤维的高温性能，从图中最好，提高温度对其强度影响较小，而且其具有较，是理想的增强纤维。维增强铝基复合材料纤维增强复合材料中，碳纤维增强铝基复合材料(C起了人们的广泛兴趣。Cf/Al 复合材料大致有以下
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝基复合材料的制备及应用进展[J]. 肖荣林,郑化安,付东升,李克伦,苏艳敏,吕晓丽. 铸造技术. 2015(05)
[2]高超声速飞行器陶瓷复合材料与热结构技术研究进展[J]. 鲁芹,胡龙飞,罗晓光,姜贵庆. 硅酸盐学报. 2013(02)
[3]先进复合材料在航空航天领域的应用[J]. 朱晋生,王卓,欧峰. 新技术新工艺. 2012(10)
[4]铝锂合金的发展及研究现状[J]. 王浩军,史春玲,贾志强,曾卫东. 热加工工艺. 2012(14)
[5]Cf/Mg复合材料的热膨胀系数及其理论计算[J]. 童永煌,付业伟,齐乐华,程三旭,李贺军. 功能材料. 2012(07)
[6]TiAl基合金连接技术的研究进展[J]. 熊华平,毛唯,陈波,刘文慧,李晓红. 航空制造技术. 2008(S1)
[7]温度与保温时间对2519A铝合金高温力学性能的影响[J]. 张新明,刘波,刘瑛,李慧中,李惠杰. 中国有色金属学报. 2007(10)
[8]一种轻质高强碳纤维增强铝基复合材料[J]. 张云鹤,武高辉. 科技咨询导报. 2007(14)
[9]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J]. 林德春,潘鼎,高健,陈尚开. 玻璃钢. 2007(01)
[10]铝硅合金钎焊Cf/Al复合材料的界面反应及连接机理[J]. 冯吉才,何鹏,刘玉章,张九海. 中国有色金属学报. 2005(11)
博士论文
[1]微焊点SAC/Cu塑性与蠕变性能研究[D]. 杨淼森.哈尔滨理工大学 2015
[2]TiAl金属间化合物电子束焊接接头组织及防裂纹工艺研究[D]. 陈国庆.哈尔滨工业大学 2007
[3]SiCp/2024Al铝基复合材料的焊接[D]. 冯涛.上海交通大学 2007
[4]TiAl与TiC金属陶瓷自蔓延反应辅助扩散连接机理研究[D]. 曹健.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3123885
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Cf/Al复合材料的应用领域[19]
设纤维与基体的应变相同，及c=f=m，则有：Ec=EfVf+EmVm(1-1)c=fVf+mVm(1-2)Vf+Vm=1 (1-3)式中 Ec、c——分别为复合材料的弹性模量及强度；Ef、f、Vf——分别为纤维的弹性模量、强度和体积分数；Em、m、Vm——分别为基体的弹性模量、强度和体积分数。当增强纤维的体积分数一定时，纤维增强复合材料性能受到纤维在基体中的排列方式，结合强度以及纤维与基体的性质等的影响[21]。(1) 纤维排列方式 在制作材料时，纤维的布置可能有以下三种方式，如图 1-2 所示。从力学观点来看，纤维平行排列是最好的，可以使纤维与主负荷轴一致，这时的纤维全部截面承受负荷，使纤维得到充分利用。但当有些部件受力复杂时，纤维取向需要根据其受应力进行调整。杂乱取向是最不希望的，这样既不能充分发挥所有纤维的作用，而且还有可能使纤维成为缺陷，降低材料性能。
高温强度(1. Al2O3晶须；2. 碳纤维；3. 钨纤维；4. SiC 纤6. 玻璃纤维)[21]temperature strength of fiber (1. Al2O3whisker; 2. Carbon fibfiber；4. SiC fiber；5. B fiber；6. Glass fiber)强纤维有陶瓷纤维(Al2O3[23]、BeO[24]、SiC[25,26]、27]、Mo[28]、Ta[29]等)及其合金纤维[30]、碳纤维[31]、密度小、弹性模量高、强度高，但其塑性差，与基体；难熔金属及其合金纤维虽然制作较为容易，塑性发生反应。图 1-3 为一些纤维的高温性能，从图中最好，提高温度对其强度影响较小，而且其具有较，是理想的增强纤维。维增强铝基复合材料纤维增强复合材料中，碳纤维增强铝基复合材料(C起了人们的广泛兴趣。Cf/Al 复合材料大致有以下
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝基复合材料的制备及应用进展[J]. 肖荣林,郑化安,付东升,李克伦,苏艳敏,吕晓丽. 铸造技术. 2015(05)
[2]高超声速飞行器陶瓷复合材料与热结构技术研究进展[J]. 鲁芹,胡龙飞,罗晓光,姜贵庆. 硅酸盐学报. 2013(02)
[3]先进复合材料在航空航天领域的应用[J]. 朱晋生,王卓,欧峰. 新技术新工艺. 2012(10)
[4]铝锂合金的发展及研究现状[J]. 王浩军,史春玲,贾志强,曾卫东. 热加工工艺. 2012(14)
[5]Cf/Mg复合材料的热膨胀系数及其理论计算[J]. 童永煌,付业伟,齐乐华,程三旭,李贺军. 功能材料. 2012(07)
[6]TiAl基合金连接技术的研究进展[J]. 熊华平,毛唯,陈波,刘文慧,李晓红. 航空制造技术. 2008(S1)
[7]温度与保温时间对2519A铝合金高温力学性能的影响[J]. 张新明,刘波,刘瑛,李慧中,李惠杰. 中国有色金属学报. 2007(10)
[8]一种轻质高强碳纤维增强铝基复合材料[J]. 张云鹤,武高辉. 科技咨询导报. 2007(14)
[9]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J]. 林德春,潘鼎,高健,陈尚开. 玻璃钢. 2007(01)
[10]铝硅合金钎焊Cf/Al复合材料的界面反应及连接机理[J]. 冯吉才,何鹏,刘玉章,张九海. 中国有色金属学报. 2005(11)
博士论文
[1]微焊点SAC/Cu塑性与蠕变性能研究[D]. 杨淼森.哈尔滨理工大学 2015
[2]TiAl金属间化合物电子束焊接接头组织及防裂纹工艺研究[D]. 陈国庆.哈尔滨工业大学 2007
[3]SiCp/2024Al铝基复合材料的焊接[D]. 冯涛.上海交通大学 2007
[4]TiAl与TiC金属陶瓷自蔓延反应辅助扩散连接机理研究[D]. 曹健.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3123885
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