TC4—1060Al焊接件的低温扩散焊接及其后墙防护性能
发布时间：2023-03-29 05:53
随着国际上航天发射活动日益频繁,在轨的空间碎片数量日益增多。特别是尺寸在1 cm以下的空间碎片,数量庞大,很难被地面监测到,这些碎片的存在严重影响了在轨航天器的安全运行。目前针对此类空间碎片的防护,普遍采用在航天器外侧添加防护屏的被动防护方式,常用的防护结构是在Whipple防护结构基础上发展衍变而来的填充式Whipple防护结构,一般由缓冲屏、填充层和后墙板组成,目前后墙板主要为轻质铝合金,但在实际应用中仍存在穿孔、剥落等问题。为了满足碎片云连续离散侵彻的防护需求,迫切需要研制填充式Whipple防护结构用的轻质高效的新型后墙防护材料。为此,论文以空间碎片填充式Whipple防护结构用后墙材料为研究背景,选取满足低密度、高比模量、高比强度、线膨胀系数较小、抗老化性能好、真空出气率低等优点的钛合金TC4和铝合金1060Al作为新型后墙防护材料体系,通过扩散焊接方法在低温下制备性能优良的TC4-1060Al焊接件并且设计其夹层结构,作为填充式Whipple防护结构的后墙防护材料。论文首先采用简易可行的定向打磨和装配的方法获得不同表面粗糙度且划痕排布方向可调的待焊接件,结合有限元数值仿真模...
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及研究目的和意义
1.2 空间碎片的现状
1.2.1 空间碎片的来源
1.2.2 空间碎片的分类
1.3 空间碎片的防护方法和防护结构
1.3.1 空间碎片的防护方法
1.3.2 空间碎片的防护结构
1.3.3 防护结构后墙材料的设计与选择
1.4 空间碎片超高速撞击分析
1.4.1 超高速撞击成坑原理
1.4.2 超高速撞击的损伤模型
1.4.3 超高速撞击防护性能表征
1.5 钛铝合金扩散连接的研究现状
1.5.1 钛铝合金的连接性
1.5.2 钛铝合金的连接
1.6 本文的主要研究内容
第2章 TC4-1060Al扩散焊接及其焊接过程模拟
2.1 引言
2.2 实验材料
2.3 试验设备
2.4 测试方法
2.4.1 显微结构分析
2.4.2 显微硬度
2.5 热弹塑性有限元介绍
2.6 ANSYS有限元软件介绍
2.7 TC4-1060Al扩散焊接有限元模型
2.7.1 所需单元类型的选取
2.7.2 TC4-1060Al扩散焊接有限元模型
2.7.3 TC4-1060Al 材料参数
2.8 不同划痕夹角下TC4-1060Al焊接件抛光断面显微结构
2.9 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件抛光断面显微结构
2.9.1 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接接头显微结构
2.9.2 TC4-1060Al焊接件接头界面透射分析
2.9.3 TC4-1060Al焊接件接头界面元素分布
2.9.4 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件显微硬度
2.9.5 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件界面有效接触面积的模拟
2.10 TC4-1060Al焊接界面有效接触面积的模拟分析
2.10.1 三角形齿条件下升温过程焊接界面有效接触面积的变化
2.10.2 梯形齿条件下升温过程焊接界面有效接触面积的变化
2.10.3 焊接升温过程界面有效接触面积的实际变化
2.11 TC4-1060Al焊接件扩散焊接过程分析
2.12 小结
第3章 TC4-1060Al焊接件的剪切强度及其断裂机制分析
3.1 引言
3.2 测试方法
3.2.1 剪切强度
3.2.2 断口形貌
3.2.3 物相分析
3.3 划痕夹角对TC4-1060Al焊接件剪切强度及结构的影响
3.3.1 不同划痕夹角下TC4-1060Al焊接件的剪切强度
3.3.2 不同划痕夹角下TC4-1060Al焊接件断口形貌
3.3.3 不同划痕夹角下TC4-1060Al焊接件断口物相分析
3.4 表面粗糙度对TC4-1060Al焊接件剪切强度和结构的影响
3.4.1 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件剪切强度
3.4.2 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件断口形貌
3.4.3 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件断口物相分析
3.4.4 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件断裂分析
3.5 TC4-1060Al焊接件接头断裂机制分析
3.6 小结
第4章 TC4-1060Al后墙防护板防护特性试验研究
4.1 引言
4.2 测试方法
4.2.1 二级轻气炮高速动态加载试验
4.2.2 8点PDV测速
4.2.3 显微结构分析
4.3 TC4-1060Al后墙防护板的宏观损伤特征
4.3.1 TC4-1060Al后墙防护板超高速撞击实验结果分析
4.3.2 TC4-1060Al后墙防护板弹坑表面形貌
4.4 TC4-1060Al后墙防护板超高速撞击弹坑微观组织
4.5 小结
第5章 结论
致谢
参考文献
研究生期间发表的论文及申请的专利
本文编号：3774132
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及研究目的和意义
1.2 空间碎片的现状
1.2.1 空间碎片的来源
1.2.2 空间碎片的分类
1.3 空间碎片的防护方法和防护结构
1.3.1 空间碎片的防护方法
1.3.2 空间碎片的防护结构
1.3.3 防护结构后墙材料的设计与选择
1.4 空间碎片超高速撞击分析
1.4.1 超高速撞击成坑原理
1.4.2 超高速撞击的损伤模型
1.4.3 超高速撞击防护性能表征
1.5 钛铝合金扩散连接的研究现状
1.5.1 钛铝合金的连接性
1.5.2 钛铝合金的连接
1.6 本文的主要研究内容
第2章 TC4-1060Al扩散焊接及其焊接过程模拟
2.1 引言
2.2 实验材料
2.3 试验设备
2.4 测试方法
2.4.1 显微结构分析
2.4.2 显微硬度
2.5 热弹塑性有限元介绍
2.6 ANSYS有限元软件介绍
2.7 TC4-1060Al扩散焊接有限元模型
2.7.1 所需单元类型的选取
2.7.2 TC4-1060Al扩散焊接有限元模型
2.7.3 TC4-1060Al 材料参数
2.8 不同划痕夹角下TC4-1060Al焊接件抛光断面显微结构
2.9 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件抛光断面显微结构
2.9.1 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接接头显微结构
2.9.2 TC4-1060Al焊接件接头界面透射分析
2.9.3 TC4-1060Al焊接件接头界面元素分布
2.9.4 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件显微硬度
2.9.5 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件界面有效接触面积的模拟
2.10 TC4-1060Al焊接界面有效接触面积的模拟分析
2.10.1 三角形齿条件下升温过程焊接界面有效接触面积的变化
2.10.2 梯形齿条件下升温过程焊接界面有效接触面积的变化
2.10.3 焊接升温过程界面有效接触面积的实际变化
2.11 TC4-1060Al焊接件扩散焊接过程分析
2.12 小结
第3章 TC4-1060Al焊接件的剪切强度及其断裂机制分析
3.1 引言
3.2 测试方法
3.2.1 剪切强度
3.2.2 断口形貌
3.2.3 物相分析
3.3 划痕夹角对TC4-1060Al焊接件剪切强度及结构的影响
3.3.1 不同划痕夹角下TC4-1060Al焊接件的剪切强度
3.3.2 不同划痕夹角下TC4-1060Al焊接件断口形貌
3.3.3 不同划痕夹角下TC4-1060Al焊接件断口物相分析
3.4 表面粗糙度对TC4-1060Al焊接件剪切强度和结构的影响
3.4.1 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件剪切强度
3.4.2 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件断口形貌
3.4.3 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件断口物相分析
3.4.4 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件断裂分析
3.5 TC4-1060Al焊接件接头断裂机制分析
3.6 小结
第4章 TC4-1060Al后墙防护板防护特性试验研究
4.1 引言
4.2 测试方法
4.2.1 二级轻气炮高速动态加载试验
4.2.2 8点PDV测速
4.2.3 显微结构分析
4.3 TC4-1060Al后墙防护板的宏观损伤特征
4.3.1 TC4-1060Al后墙防护板超高速撞击实验结果分析
4.3.2 TC4-1060Al后墙防护板弹坑表面形貌
4.4 TC4-1060Al后墙防护板超高速撞击弹坑微观组织
4.5 小结
第5章 结论
致谢
参考文献
研究生期间发表的论文及申请的专利
本文编号：3774132
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3774132.html
