钛合金蜂窝壁板制造技术研究

发布时间：2017-07-19 20:14

  本文关键词：钛合金蜂窝壁板制造技术研究

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【摘要】：蜂窝板结构由于具备高比强度、优越的隔热性、耐腐蚀性等优点,在航空航天领域得到了广泛应用。典型的三层蜂窝板结构是由上下两层面板和中间厚而轻的蜂窝芯组成,面板是主要的承载单元,同时蜂窝芯体在受到剪切载荷时提供了足够的抗弯能力,使得蜂窝板结构除了热防护之外也逐渐成为承力构件。目前在航空航天领域,有两种常用的金属蜂窝板,一种是通过胶接将面板与芯体连接在一起的铝质蜂窝板,另外一种是钎焊钛合金蜂窝板。随着蜂窝板使用温度不断提高以及对承载能力的进一步要求,钎焊钛蜂窝性能优势越来越明显,使用范围必将越来越宽泛。本文以TC1为蜂窝芯材料,TC4为面板材料,Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni非晶箔带为钎料,对钛合金蜂窝板制造技术进行研究。首先根据蜂窝芯的成形原理设计出齿轮辊压成形装置和校形模具,对TC1钛合金箔材进行成形试验,再将成形得到的瓦楞板通过点焊工艺连接成蜂窝芯,研究点焊工艺参数的影响;其次,采用真空钎焊技术将蜂窝芯和面板连接在一起,制备出钛合金蜂窝板,分析钎焊工艺参数对焊接质量的影响;最后,对钛合金蜂窝板进行平面压缩和三点弯曲试验,研究蜂窝板的平面压缩强度和弯曲强度。研究表明,采用点焊工艺制备TC1蜂窝芯的合理点焊工艺参数为:电极压力150N,焊接电流530A,焊接时间0.005s,对此工艺参数下的焊点进行剪切试验,得到剪切强度为164MPa;对于面板材料为TC4,蜂窝芯材料为TC1的钛合金蜂窝板,其尺寸参数为:蜂窝芯高度15mm,壁厚0.05mm,面板厚度0.8mm,蜂窝板的最佳的钎焊工艺参数为:钎焊温度935℃,保温时间10min。在此参数下得到钛合金蜂窝板试件的平面压缩强度为1.93MPa,三点弯曲得到的弯曲强度为27.26MPa;观测钎焊接头的金相组织表明:面板和芯体的连接界面组织细小且分布均匀,界面实现了冶金连接。
【关键词】：蜂窝板 钛合金 真空钎焊 平面压缩 三点弯曲
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V261.34
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 课题背景13
• 1.2 蜂窝板的研究进展13-16
• 1.2.1 蜂窝板的结构及特性13-14
• 1.2.2 蜂窝板的制备工艺14-15
• 1.2.3 蜂窝板力学性能研究概况15-16
• 1.3 钛合金的研究、发展及应用16-19
• 1.3.1 钛合金的性能16-17
• 1.3.2 钛合金的分类17-18
• 1.3.3 钛合金的发展与应用18
• 1.3.4 钛合金焊接概况18-19
• 1.4 本文主要研究内容19-21
• 第二章 钛合金蜂窝芯体的制备方法21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 基材选取21
• 2.3 蜂窝芯成形装置设计21-24
• 2.3.1 瓦楞板成形装置设计21-22
• 2.3.2 瓦楞板校形模具设计22-23
• 2.3.3 蜂窝芯点焊装置设计23-24
• 2.4 蜂窝芯成形试验24-29
• 2.4.1 瓦楞板成形试验24-25
• 2.4.2 蜂窝芯点焊试验25-27
• 2.4.3 焊点剪切试验27-29
• 2.5 蜂窝芯的平面加工29-32
• 2.5.1 蜂窝芯线切割加工29
• 2.5.2 蜂窝芯平磨加工29-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 钛合金蜂窝板真空钎焊工艺研究33-52
• 3.1 引言33
• 3.2 基材的选择33-34
• 3.3 钎料选择的分析34-39
• 3.3.1 钎料的润湿和铺展分析34-36
• 3.3.2 液态钎料和固态母材的相互作用36-38
• 3.3.3 钎料的选择38-39
• 3.4 蜂窝板的钎焊工艺参数研究39-44
• 3.4.1 真空钎焊工艺研究40-42
• 3.4.2 真空钎焊工艺参数的确定42-43
• 3.4.3 夹具及工装设计43-44
• 3.5 蜂窝板真空钎焊试验44-51
• 3.5.1 表面准备44-45
• 3.5.2 放置及固定零件45-46
• 3.5.3 钎料的润湿试验46-47
• 3.5.4 蜂窝板的制备47-49
• 3.5.5 钎焊质量检测49-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 钛合金蜂窝板的平面压缩和三点弯曲试验52-60
• 4.1 引言52
• 4.2 蜂窝板的平面压缩试验研究与结果分析52-56
• 4.2.1 平面压缩试验52-53
• 4.2.2 平面压缩试验的结果分析53-56
• 4.2.3 平面压缩试验的结论56
• 4.3 蜂窝板的三点弯曲试验研究与结果分析56-59
• 4.3.1 三点弯曲试验56-57
• 4.3.2 三点弯曲试验的结果分析57-59
• 4.3.3 三点弯曲试验的结论59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 总结和展望60-62
• 5.1 总结60
• 5.2 展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 在学位期间的研究成果及发表的学术论文67

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本文编号：564664