TA15钛合金与C f /Al复合材料超声辅助钎焊工艺及机理研究
发布时间：2021-04-07 08:00
航空航天技术的发展对材料的轻量化和综合性能提出了更高的要求,传统材料的单一性能已经不能满足该领域的需求,因此复合材料应运而生。碳纤维增强铝基复合材料（Cf/Al）具备高比强度和比刚度、热膨胀系数低、尺寸稳定性好等优异性能,在导弹、火箭、卫星、天线、导弹、航天飞机等的部件方面已经有所应用。TA15钛合金良好的高温强度和优异的力学性能也使得其具有广阔的应用前景。两种材料的连接可以应用在导弹尾舵部件上面。超声波辅助钎焊作为一种无钎剂钎焊技术,可以有效去除铝基体以及钛合金表面的氧化膜,在难润湿材料的焊接方面得到了广泛的应用。因此,本课题拟在超声波作用下研究母材与Zn5Al钎料之间的润湿性,以及TA15钛合金的浸铝处理工艺问题,最终采用超声波辅助钎焊的方法实现TA15钛合金与Cf/Al复合材料的连接,获得满足强度需求的接头。首先通过模拟软件计算了超声激励下的钎料池模型,在对钎料池表面振动场的谐响应和瞬态分析中发现,钎料池两侧的振幅值为24μm,是中间位置的2倍,两侧振动要比中间激烈。对钎料池内部声压场的模拟也印证了这一点,钎料池两侧的声压值（40 MP...
【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】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
导弹模型及尾舵翼面
图 1-2 Al-Ti 二元平衡相图，由于两种材料在热物理性能和力学性能等方面存在明显差接性较差，在焊接过程中会出现各种问题，如氧化、气孔、以及焊接变形等问题。为了解决这些问题，国内外专家学者和工艺以实现二者的有效连接。常见的方法有熔焊、固相围绕这三种焊接方法对 Ti/Al 异种材料的连接现状进行简要焊熔焊具有低成本、应用广泛、高效快捷的特点，在早期一直种有色金属材料的连接。采用电弧焊接方法时，极高的热输金同时熔化，反应生成多种 Ti-Al 金属间化合物，这些金属的脆性，非常容易使焊接接头变脆以致开裂[9]。由于激光能位置和焊接过程中的热输入，能够有效控制界面化合物的形多研究人员采用激光焊的方式对 Ti/Al 异种材料进行了连接学者 Majumdar 等人[10]采用连续 CO2激光作为热源对厚度均
因此在界面的 Al 侧附近形成裂纹，此时的接头抗拉强研究发现，裂纹的形成对熔合区中的 Al 含量十分敏感的溶解最小化并增加金属间化合物的塑韧性，在钛合金 Nb 箔作为缓冲剂，图 1-3 (b)为添加 Nb 焊接之后的接头部分熔化的 Nb 充当了在熔合区中溶解 Al 的屏障，并的良好连接。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金与铝基复合材料钎焊接头组织及力学性能[J]. 马志鹏,张誉喾,闫久春,张旭昀,郭光伟. 材料热处理学报. 2016(01)
[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]Al2O3P/6061Al复合材料瞬间液相扩散连接[J]. 刘卫红,孙大谦,孙德新,贾树盛. 焊接学报. 2007(03)
[6]TA15合金板材的组织和性能研究[J]. 刘瑞民,李兴无,沙爱学. 材料开发与应用. 2005(04)
[7]碳化硅增强铝基复合材料连接技术研究进展[J]. 董月玲,黄继华,闫久春,吕世雄. 材料导报. 2003(11)
[8]铝基复合材料的Al-Cu合金中间层瞬间液相扩散连接[J]. 刘卫红,孙大谦,贾树盛,邱小明. 焊接学报. 2003(05)
[9]Ti/Al的交流TIG焊接工艺[J]. 胡经洪. 焊接. 2002(05)
[10]铝基复合材料焊接研究现状及展望[J]. 牛济泰,刘黎明,韩立红. 哈尔滨工业大学学报. 1999(01)
博士论文
[1]Ti/Al异种合金激光熔钎焊工艺与连接机理[D]. 陈树海.哈尔滨工业大学 2009
[2]液态钎料与铝基复合材料超声润湿复合机理及其应用研究[D]. 许志武.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3123109
【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】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
导弹模型及尾舵翼面
图 1-2 Al-Ti 二元平衡相图，由于两种材料在热物理性能和力学性能等方面存在明显差接性较差，在焊接过程中会出现各种问题，如氧化、气孔、以及焊接变形等问题。为了解决这些问题，国内外专家学者和工艺以实现二者的有效连接。常见的方法有熔焊、固相围绕这三种焊接方法对 Ti/Al 异种材料的连接现状进行简要焊熔焊具有低成本、应用广泛、高效快捷的特点，在早期一直种有色金属材料的连接。采用电弧焊接方法时，极高的热输金同时熔化，反应生成多种 Ti-Al 金属间化合物，这些金属的脆性，非常容易使焊接接头变脆以致开裂[9]。由于激光能位置和焊接过程中的热输入，能够有效控制界面化合物的形多研究人员采用激光焊的方式对 Ti/Al 异种材料进行了连接学者 Majumdar 等人[10]采用连续 CO2激光作为热源对厚度均
因此在界面的 Al 侧附近形成裂纹，此时的接头抗拉强研究发现，裂纹的形成对熔合区中的 Al 含量十分敏感的溶解最小化并增加金属间化合物的塑韧性，在钛合金 Nb 箔作为缓冲剂，图 1-3 (b)为添加 Nb 焊接之后的接头部分熔化的 Nb 充当了在熔合区中溶解 Al 的屏障，并的良好连接。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金与铝基复合材料钎焊接头组织及力学性能[J]. 马志鹏,张誉喾,闫久春,张旭昀,郭光伟. 材料热处理学报. 2016(01)
[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]Al2O3P/6061Al复合材料瞬间液相扩散连接[J]. 刘卫红,孙大谦,孙德新,贾树盛. 焊接学报. 2007(03)
[6]TA15合金板材的组织和性能研究[J]. 刘瑞民,李兴无,沙爱学. 材料开发与应用. 2005(04)
[7]碳化硅增强铝基复合材料连接技术研究进展[J]. 董月玲,黄继华,闫久春,吕世雄. 材料导报. 2003(11)
[8]铝基复合材料的Al-Cu合金中间层瞬间液相扩散连接[J]. 刘卫红,孙大谦,贾树盛,邱小明. 焊接学报. 2003(05)
[9]Ti/Al的交流TIG焊接工艺[J]. 胡经洪. 焊接. 2002(05)
[10]铝基复合材料焊接研究现状及展望[J]. 牛济泰,刘黎明,韩立红. 哈尔滨工业大学学报. 1999(01)
博士论文
[1]Ti/Al异种合金激光熔钎焊工艺与连接机理[D]. 陈树海.哈尔滨工业大学 2009
[2]液态钎料与铝基复合材料超声润湿复合机理及其应用研究[D]. 许志武.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3123109
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