超声波钎焊过程中的声空化及其效应研究
发布时间：2021-02-27 21:19
超声波辅助钎焊目前越来越多的应用到陶瓷、碳化硅、复合材料等难润湿材料的焊接中,其实现难润湿材料润湿连接的主要原因是液态钎料在超声作用下的声空化效应,声空化效应是指液体在超声作用下发生空化泡的形核、长大、溃灭并且带来一系列的物理化学效应,对母材表面产生破坏。本文对比研究了自由表面与窄间隙薄层液态金属发生空化时产生的空化泡的形貌特征及时域特征,并且研究了超声作用下薄层液态纯锡钎料对1060铝合金母材的空蚀效应,最后通过有限元模拟计算软件对薄层液态金属声空化及其效应进行了计算分析。研究发现,在超声作用下,液态金属底部空化泡近似球形,大小从几微米到几百微米不等,存在时间约为2-4个超声周期,窄间隙薄层液态金属中的空化泡比自由表面薄层液态金属中的空化泡体积更小,周期更短。在超声刚加载阶段薄层液态金属中均出现短暂的剧烈空化阶段,随着超声时间延长,出现周期性的空化程度强弱交替现象,且窄间隙强弱交替频率高于自由表面薄层空化。同一成分液态金属在同一母材夹具中的空化强弱受超声功率和液层厚度的影响,超声功率越大,液层厚度越小,空化越剧烈,空化泡密度越大。空蚀作用是空化泡溃灭时产生的高温高压及微射流破坏母材表...
【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】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锥形空化结构
如图 1-2 所示，有时会演化为双头 Smoker 形状。在强度中，易出现枝状结构（ALF）,在枝状结构中，空化泡顺次向压力波腹很强的自组织特性，一般产生与离超声发生器较远的弱空化区域中构如图 1-3 所示。当在声场中人为放置一个核源，即放置一个含有，在强声场中的辐射面附近会产生拖尾状的空化结构，称为拖尾状BS），产生该结构的区域被称为拖尾区，如图 1-4 所示，拖尾状空化空化泡气团组成，这些气团主要由很小的空化泡组成，也存在几个，一般观察不到小空化泡的溃灭过程，相对而言大空化泡存在时间如果在置入气泡核的过程中给其一个喷射力，则会产生射流空化结a) 小振幅时的锥形空化 b)大振幅时的锥形空化图 1-1 锥形空化结构[27]
图 1-3 枝状空化结构[27]图 1-4 拖尾状空化结构[27]oussatov 等人[28]使用了横截面积较大的超声换能器，在很高的超声试验，所形成的丝状空化结构网如图 1-5a)所示。从照片中可以看出空化泡网络呈束状，以横截面上呈中心对称分布并向下运动。而火则一般在超声头底部等能量较高处最为常见，液体中的空化泡形成般的路径传播，如图 1-5b)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]液体薄层中的超声空化[J]. 白立新,吴鹏飞,李超,邓京军,曾志杰. 应用声学. 2018(05)
[2]声场中气泡间次Bjerknes力和气泡群聚现象[J]. 马艳,林书玉,徐洁. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2018(02)
[3]铅黄铜合金在不同液体介质中的超声空蚀行为及机理[J]. 张桃,刘海霞,康灿,李秀阁. 表面技术. 2018(01)
[4]微颗粒影响螺旋桨噪声及空蚀损伤试验研究[J]. 邢维升,解学参,姜治芳,陈大融. 中国舰船研究. 2015(03)
[5]异种材料超声波钎焊连接的研究现状[J]. 王星星,龙伟民,裴夤崟,黄成志,程亚芳,吕登峰. 焊接技术. 2013(06)
[6]Bjerknes力对微气泡运动特性的影响[J]. 沈壮志,刘文强. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2013(02)
[7]超声波辅助钎焊技术的研究进展[J]. 李国栋,栗卓新,张天理,马司鸣. 机械工程材料. 2013(01)
[8]粗糙表面的空蚀机制研究[J]. 刘诗汉,陈大融. 润滑与密封. 2009(03)
[9]超声空化影响因素的数值模拟研究[J]. 李争彩,林书玉. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2008(01)
[10]空化与空蚀的影响因素及其研究方法分析[J]. 丁晖. 黑龙江水专学报. 2005(04)
博士论文
[1]液态钎料超声驱动填缝机理及声空化作用研究[D]. 马琳.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]超声波在辅助活性钎焊铝/石墨中的作用机理研究[D]. 刘新亚.兰州理工大学 2016
[2]超声空化气泡动力学行为研究[D]. 马奭文.陕西师范大学 2013
[3]船后螺旋桨非定常空化性能研究[D]. 鞠磊.哈尔滨工程大学 2012
[4]声空化气泡成长及破裂研究[D]. 罗贤能.重庆大学 2010
[5]超声空化多泡及其辐射声场的研究[D]. 张鹏利.陕西师范大学 2010
[6]超声空化对刚性壁面的作用研究[D]. 刘如军.陕西师范大学 2007
本文编号：3054813
【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】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锥形空化结构
如图 1-2 所示，有时会演化为双头 Smoker 形状。在强度中，易出现枝状结构（ALF）,在枝状结构中，空化泡顺次向压力波腹很强的自组织特性，一般产生与离超声发生器较远的弱空化区域中构如图 1-3 所示。当在声场中人为放置一个核源，即放置一个含有，在强声场中的辐射面附近会产生拖尾状的空化结构，称为拖尾状BS），产生该结构的区域被称为拖尾区，如图 1-4 所示，拖尾状空化空化泡气团组成，这些气团主要由很小的空化泡组成，也存在几个，一般观察不到小空化泡的溃灭过程，相对而言大空化泡存在时间如果在置入气泡核的过程中给其一个喷射力，则会产生射流空化结a) 小振幅时的锥形空化 b)大振幅时的锥形空化图 1-1 锥形空化结构[27]
图 1-3 枝状空化结构[27]图 1-4 拖尾状空化结构[27]oussatov 等人[28]使用了横截面积较大的超声换能器，在很高的超声试验，所形成的丝状空化结构网如图 1-5a)所示。从照片中可以看出空化泡网络呈束状，以横截面上呈中心对称分布并向下运动。而火则一般在超声头底部等能量较高处最为常见，液体中的空化泡形成般的路径传播，如图 1-5b)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]液体薄层中的超声空化[J]. 白立新,吴鹏飞,李超,邓京军,曾志杰. 应用声学. 2018(05)
[2]声场中气泡间次Bjerknes力和气泡群聚现象[J]. 马艳,林书玉,徐洁. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2018(02)
[3]铅黄铜合金在不同液体介质中的超声空蚀行为及机理[J]. 张桃,刘海霞,康灿,李秀阁. 表面技术. 2018(01)
[4]微颗粒影响螺旋桨噪声及空蚀损伤试验研究[J]. 邢维升,解学参,姜治芳,陈大融. 中国舰船研究. 2015(03)
[5]异种材料超声波钎焊连接的研究现状[J]. 王星星,龙伟民,裴夤崟,黄成志,程亚芳,吕登峰. 焊接技术. 2013(06)
[6]Bjerknes力对微气泡运动特性的影响[J]. 沈壮志,刘文强. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2013(02)
[7]超声波辅助钎焊技术的研究进展[J]. 李国栋,栗卓新,张天理,马司鸣. 机械工程材料. 2013(01)
[8]粗糙表面的空蚀机制研究[J]. 刘诗汉,陈大融. 润滑与密封. 2009(03)
[9]超声空化影响因素的数值模拟研究[J]. 李争彩,林书玉. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2008(01)
[10]空化与空蚀的影响因素及其研究方法分析[J]. 丁晖. 黑龙江水专学报. 2005(04)
博士论文
[1]液态钎料超声驱动填缝机理及声空化作用研究[D]. 马琳.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]超声波在辅助活性钎焊铝/石墨中的作用机理研究[D]. 刘新亚.兰州理工大学 2016
[2]超声空化气泡动力学行为研究[D]. 马奭文.陕西师范大学 2013
[3]船后螺旋桨非定常空化性能研究[D]. 鞠磊.哈尔滨工程大学 2012
[4]声空化气泡成长及破裂研究[D]. 罗贤能.重庆大学 2010
[5]超声空化多泡及其辐射声场的研究[D]. 张鹏利.陕西师范大学 2010
[6]超声空化对刚性壁面的作用研究[D]. 刘如军.陕西师范大学 2007
本文编号：3054813
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