TiB 2 /BN陶瓷与铜的钎焊工艺试验与残余应力分析
发布时间：2021-09-07 06:26
随着现代科学技术的不断进步,对材料性能要求也越来越高,经常希望其具有良好的综合性能。TiB2/BN陶瓷与铜的接合,能够在发挥陶瓷与铜各自优异性能的同时,弥补自身的一些性能缺陷。但是,由于二者的弹性模量、线膨胀系数,化学键等因素的差异,会给其接合带来一定难度。本文基于此现象,对陶瓷采用线切割加工,并针对陶瓷的加工速度和表面粗糙度这两个优化目标,对陶瓷的线切割加工进行优化。接着采用Cu-Ti-Sn钎料对陶瓷与铜进行钎焊连接,通过调整Sn粉末的质量分数为10 wt%、15wt%、20wt%,以及焊接温度和保温时间,研究钎料在陶瓷表面的润湿面积和润湿角,分析其在陶瓷表面的润湿性。研究了多因素对润湿效果的影响。最后,还利用ANSYS软件模拟TiB2/BN陶瓷与紫铜的钎焊残余应力变化规律。得到结论如下:（1）在陶瓷材料的线切割加工中,效应管的数量对加工速度影响十分明显,脉间脉宽比对表面粗糙度影响十分明显。在收集试验数据和正交优化后,结合实际试验中出现的问题,为了避免由于加工电流过大,造成断丝。综合考虑试样的加工速度和表面粗糙度之后,最佳工艺的电参数为脉冲...
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陶瓷表面润湿示意图
1.5 研究目标及研究内容.5.1 课题来源图 1-2 为一个加工汽车车灯灯芯极管的一个零部件和灯丝，零件材料为铜。在车车灯灯芯的加工过程中，该零件需具有良好的导电能力和耐热特性。实际加中，零件经过一定工作周期的损耗后，压头零件的局部结构出现变化，其零件部的压头部分，由于机械疲劳及紫铜材料的特性，容易变形失效，对车灯灯芯管的加工造成影响。在此特提出一种延长零件使用寿命的方案，在零件容易失的压头部分，采用 TiB2/BN 陶瓷材料来替换高温下容易变形的紫铜。但是由于瓷和紫铜两种材料的材料物理性能、化学性能和微观结构的多个方面的差异，了保证陶瓷/金属的接头质量，首先需要对陶瓷的加工进行优化，得到较好的接材料，之后是陶瓷与铜的接合，研究陶瓷表面的润湿性，最后是分析焊后接头部的残余应力对接头的影响
图 2-1 陶瓷Fig.2-1 Ceramic material2.2.2 试验设备在这次加工中选用 DK7732 型数控线切割机床。机床的传动件上采用了精密滚珠丝杠和滚动导轨，这种传动方式的优点有：运动中运动副的接触面承受力大、传动件耐磨性好、使用寿命长等，机床加工精度高于国家标准，加工精度一般小于 6μm。机床实物如下图 2-2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷连接技术及其应用[J]. 石宇皓,石成杰,吴炳英,林盼盼,林铁松,何鹏. 精密成形工程. 2018(01)
[2]新型结构陶瓷材料及其运用与发展趋势分析[J]. 宋居昌. 科技创新与应用. 2017(25)
[3]保温时间对SiCP/Al6061复合材料真空钎焊接头组织性能的影响[J]. 唐恒娟,陈思杰. 热加工工艺. 2014(09)
[4]航空航天轻质高温结构材料的焊接技术研究进展[J]. 熊华平,毛建英,陈冰清,王群,吴世彪,李晓红. 材料工程. 2013(10)
[5]Si3N4陶瓷钎焊用钎料的熔化特性与元素扩散行为[J]. 房卫萍,易耀勇,刘凤美,刘正林,李军,邓振华. 材料研究与应用. 2013(02)
[6]试论陶瓷与金属焊接技术的应用[J]. 寇勇. 华章. 2012 (20)
[7]常见的试验优化设计方法对比[J]. 程敬丽,郑敏,楼建晴. 实验室研究与探索. 2012(07)
[8]中国焊接制造领域学科发展研究[J]. 李晓延,武传松,李午申. 机械工程学报. 2012(06)
[9]正交试验设计和分析方法研究[J]. 刘瑞江,张业旺,闻崇炜,汤建. 实验技术与管理. 2010(09)
[10]陶瓷/铁基合金复合材料的研究进展[J]. 陈维平,杨少锋,韩孟岩. 中国有色金属学报. 2010(02)
博士论文
[1]TiB2-BN复相陶瓷的制备及性能研究[D]. 王玉成.武汉理工大学 2002
硕士论文
[1]氧化铝陶瓷与纯铜的活性钎焊工艺的研究[D]. 郑雅君.大连海事大学 2016
[2]紫铜与SiO2陶瓷真空钎焊工艺研究[D]. 李洪亮.哈尔滨工业大学 2014
[3]BN/SiO2与Nb的钎焊连接工艺及机理研究[D]. 焦涛.哈尔滨工业大学 2013
[4]陶瓷膜管与金属材料连接的研究[D]. 韩敏.贵州大学 2008
本文编号：3389028
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陶瓷表面润湿示意图
1.5 研究目标及研究内容.5.1 课题来源图 1-2 为一个加工汽车车灯灯芯极管的一个零部件和灯丝，零件材料为铜。在车车灯灯芯的加工过程中，该零件需具有良好的导电能力和耐热特性。实际加中，零件经过一定工作周期的损耗后，压头零件的局部结构出现变化，其零件部的压头部分，由于机械疲劳及紫铜材料的特性，容易变形失效，对车灯灯芯管的加工造成影响。在此特提出一种延长零件使用寿命的方案，在零件容易失的压头部分，采用 TiB2/BN 陶瓷材料来替换高温下容易变形的紫铜。但是由于瓷和紫铜两种材料的材料物理性能、化学性能和微观结构的多个方面的差异，了保证陶瓷/金属的接头质量，首先需要对陶瓷的加工进行优化，得到较好的接材料，之后是陶瓷与铜的接合，研究陶瓷表面的润湿性，最后是分析焊后接头部的残余应力对接头的影响
图 2-1 陶瓷Fig.2-1 Ceramic material2.2.2 试验设备在这次加工中选用 DK7732 型数控线切割机床。机床的传动件上采用了精密滚珠丝杠和滚动导轨，这种传动方式的优点有：运动中运动副的接触面承受力大、传动件耐磨性好、使用寿命长等，机床加工精度高于国家标准，加工精度一般小于 6μm。机床实物如下图 2-2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷连接技术及其应用[J]. 石宇皓,石成杰,吴炳英,林盼盼,林铁松,何鹏. 精密成形工程. 2018(01)
[2]新型结构陶瓷材料及其运用与发展趋势分析[J]. 宋居昌. 科技创新与应用. 2017(25)
[3]保温时间对SiCP/Al6061复合材料真空钎焊接头组织性能的影响[J]. 唐恒娟,陈思杰. 热加工工艺. 2014(09)
[4]航空航天轻质高温结构材料的焊接技术研究进展[J]. 熊华平,毛建英,陈冰清,王群,吴世彪,李晓红. 材料工程. 2013(10)
[5]Si3N4陶瓷钎焊用钎料的熔化特性与元素扩散行为[J]. 房卫萍,易耀勇,刘凤美,刘正林,李军,邓振华. 材料研究与应用. 2013(02)
[6]试论陶瓷与金属焊接技术的应用[J]. 寇勇. 华章. 2012 (20)
[7]常见的试验优化设计方法对比[J]. 程敬丽,郑敏,楼建晴. 实验室研究与探索. 2012(07)
[8]中国焊接制造领域学科发展研究[J]. 李晓延,武传松,李午申. 机械工程学报. 2012(06)
[9]正交试验设计和分析方法研究[J]. 刘瑞江,张业旺,闻崇炜,汤建. 实验技术与管理. 2010(09)
[10]陶瓷/铁基合金复合材料的研究进展[J]. 陈维平,杨少锋,韩孟岩. 中国有色金属学报. 2010(02)
博士论文
[1]TiB2-BN复相陶瓷的制备及性能研究[D]. 王玉成.武汉理工大学 2002
硕士论文
[1]氧化铝陶瓷与纯铜的活性钎焊工艺的研究[D]. 郑雅君.大连海事大学 2016
[2]紫铜与SiO2陶瓷真空钎焊工艺研究[D]. 李洪亮.哈尔滨工业大学 2014
[3]BN/SiO2与Nb的钎焊连接工艺及机理研究[D]. 焦涛.哈尔滨工业大学 2013
[4]陶瓷膜管与金属材料连接的研究[D]. 韩敏.贵州大学 2008
本文编号：3389028
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3389028.html
