Zr-Ni钎料钎焊ZrB 2 -SiC复合陶瓷与Nb合金的工艺与机理研究

发布时间：2024-04-19 05:31

　　超高温陶瓷(UHTCs)由于其熔点高、硬度高、高温化学性能稳定等特点备受人们关注,而ZrB₂-SiC超高温陶瓷更是以其独特的高温稳定性、高电导率与热导率、高强度和高耐腐蚀性受到学者的广泛研究。但由于陶瓷的塑性差及本征脆性限制其应用,而金属强塑性可以弥补陶瓷应用的缺陷,因此实现陶瓷与金属的可靠连接是扩大其应用领域的关键。本研究采用Zr-Ni钎料对ZrB₂-SiC复合陶瓷与Nb合金进行钎焊连接,探究了钎焊温度、保温时间以及钎料厚度对接头组织和力学性能的影响,对其连接机理进行分析,并对接头内部的残余应力进行了模拟分析及控制。结果表明,接头典型结构为ZrB₂-SiC/Nb C+Zr C+Zr₂Si+ZrB₂/Zr₂Ni+(Zr,Nb)₂Ni/(Zr,Nb)/Nb,靠近陶瓷侧形成界面反应层,靠近Nb一侧形成扩散层。随着钎焊温度升高、保温时间延长,Nb向焊缝内溶解扩散量增多,焊缝的宽度逐渐变厚;焊缝的宽度也随着钎料厚度的增加而增加。ZrB

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景以及研究意义
    1.2 金属与陶瓷常用的连接方法
        1.2.1 钎焊连接
        1.2.2 固相扩散连接
        1.2.3 过渡液相连接
        1.2.4 物理连接
        1.2.5 自蔓延高温合成连接
    1.3 陶瓷/金属的钎焊研究
        1.3.1 陶瓷/金属钎焊连接的困难
        1.3.2 润湿性研究
        1.3.3 陶瓷/金属与复合钎料之间相互作用研究
    1.4 ZrB₂-SiC复合陶瓷的连接现状
    1.5 残余应力分析控制及模拟研究现状
        1.5.1 钎焊接头残余应力分析
        1.5.2 模拟研究现状
        1.5.3 残余应力控制
    1.6 本文研究内容
第2章 试验材料和研究方法
    2.1 试验材料及制备
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 试样制备
    2.2 钎焊连接设备及工艺
    2.3 钎料的热分析
    2.4 钎料润湿性评价
    2.5 钎焊接头组织结构分析
        2.5.1 扫描电子显微镜观察(SEM)及能谱分析(EDS)
        2.5.2 XRD分析
    2.6 钎焊接头性能分析
第3章 Zr-Ni钎料钎焊ZrB₂-SiC/Nb合金接头的组织及性能
    3.1 引言
    3.2 Zr-Ni钎料形式的对比
        3.2.1 钎料在陶瓷母材表面的润湿性研究
        3.2.2 Zr-Ni钎料连接效果对比
    3.3 ZrB₂-SiC/Nb合金接头典型显微组织
    3.4 钎焊温度对接头组织及力学性能的影响
        3.4.1 钎焊温度对接头组织的影响
        3.4.2 钎焊温度对接头的力学性能的影响
    3.5 钎料厚度对接头组织及力学性能的影响
        3.5.1 钎料厚度对接头组织的影响
        3.5.2 钎料厚度对接头的力学性能的影响
    3.6 保温时间对接头组织及力学性能的影响
        3.6.1 保温时间对接头组织的影响
        3.6.2 保温时间对接头的力学性能的影响
    3.7 接头连接机理
    3.8 本章小结
第4章 ZrB₂-SiC/Nb的钎焊接头残余应力分析及控制
    4.1 引言
    4.2 ZrB₂-SiC/Nb钎焊接头有限元模型建立
        4.2.1 有限元模型的建立
        4.2.2 材料参数
        4.2.3 载荷与分析步设定
    4.3 ZrB₂-SiC/Nb钎焊接头有限元模拟
        4.3.1 ZrB₂-SiC/Nb钎焊接头残余应力分析
        4.3.2 钎料厚度对接头残余应力的影响
        4.3.3 反应层厚度对接头残余应力的影响
    4.4 ZrB₂-SiC/Nb钎焊接头残余应力控制
        4.4.1 低膨胀中间层的设计
        4.4.2 Mo中间层厚度对接头残余应力的影响
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3958294