碳化硅颗粒增强镁基复合材料超声辅助过渡液相扩散连接机理及性能研究

发布时间：2023-04-10 20:46

　　碳化硅增强镁基复合材料(SiC_p-Mg)具有较高的硬度、强度、弹性模量、耐磨性以及低热膨胀系数等优点,在航空航天,电子芯片封装以及国防工业领域得到了广泛的应用与推广。为了获得更加复杂大型的使用结构,该材料的连接方法一直在不懈探索。因此,本研究采用超声波辅助过渡液相扩散连接(U-TLPB)方法,以目前研究与应用较为广泛的SiC颗粒增强AZ91Mg基复合材料为研究对象,采用纯锌箔、纯铝箔以及Zn/Al/Zn复合金属箔作为中间层。结合焊缝与接头断口微观组织(光学金相、扫描电子显微金相)、焊缝EDS能谱数据(点、线、面扫描)、焊缝断面XRD、接头剪切强度测试以及焊缝钎透率测试等数据,探究了连接温度和超声时间对的接头微观组织与力学性能的影响,并对超声辅助的机理进行了挖掘,建立了超声辅助连接模型。采用纯铝中间层在连接温度为490℃,超声时间为5s的工艺参数下,接头剪切强度达到140MPa。焊缝组织为α-Mg固溶体+少量Al₁₂Mg₁₇金属间化合物,接头断裂于焊缝内部;采用纯锌中间在连接温度为390℃,超声时间为10s的工艺参数下,接...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 颗粒增强镁基复合材料的连接进展
        1.2.1 熔化焊
        1.2.2 扩散连接
        1.2.3 搅拌摩擦焊
        1.2.4 过渡液相扩散连接
    1.3 过渡液相扩散连接理论及中间层选取原则
        1.3.1 过渡液相扩散连接理论模型
        1.3.2 颗粒增强复合材料过渡液相扩散连接中间层选取原则
    1.4 超声效应及其在材料连接过程中的应用
        1.4.1 超声波在材料内部传播时产生的效应
        1.4.2 超声波在材料连接过程中应用
    1.5 本文主要研究内容
        1.5.1 碳化硅颗粒增强镁基复合材料的U-TLPB设想
        1.5.2 本文研究技术路线
第二章 试验过程与分析方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
    2.3 U-TLPB连接过程
        2.3.1 试验材料与准备工作
        2.3.2 连接参数与过程
    2.4 分析测试方法
第三章 SiCp-Mg/Al/SiCp-Mg的U-TLPB接头组织与力学性能
    3.1 引言
    3.2 纯铝中间层设计原理
    3.3 连接温度对接头微观组织及力学性能的影响
    3.4 超声时间对接头微观组织及力学性能的影响
    3.5 本章小结
第四章 SiCp-Mg/Zn/SiCp-Mg的U-TLPB接头组织与力学性能
    4.1 引言
    4.2 纯锌中间层设计原理
    4.3 连接温度对接头微观组织与力学性能的影响
    4.4 超声时间对接头微观组织及力学性能的影响
    4.5 本章小结
第五章 Zn/Al/Zn复合中间层的U-TLPB接头组织与力学性能
    5.1 引言
    5.2 Zn/Al/Zn复合中间层设计原理与工艺参数
    5.3 Zn/Al/Zn复合中间层接头微观组织与力学性能
        5.3.1 单次超声过程的接头微观组织分析
        5.3.2 保温过程的接头微观组织分析
        5.3.3 超声辅助保温过程的接头微观组织分析
        5.3.4 接头力学性能分析
    5.4 连接接头钎透率测试
    5.5 本章小结
第六章 超声辅助过渡液相扩散连接碳化硅颗粒增强镁基复合材料机理
    6.1 引言
    6.2 超声作用下碳化硅颗粒在液态金属中的再分布行为
    6.3 超声作用下窄间隙焊缝快速等温凝固机理
    6.4 超声辅助过渡液相扩散连接接头微观组织演变模型
    6.5 本章小结
第七章 结论及展望
    7.1 结论
    7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的科研项目



本文编号：3788705