金属爆炸焊接界面的形成发展及最终形貌研究

发布时间：2017-09-07 05:24

  本文关键词：金属爆炸焊接界面的形成发展及最终形貌研究

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【摘要】：随着工业水平的不停发展,人们对材料的性能、质量等都提出了更新的、更高的要求。复合材料通过将不同材料的物理、化学、力学等性能结合而在工业生产中得到广泛的应用。爆炸焊接以其在可焊材料组合方面的广泛性以及在种类、尺寸、产量、质量与成本等方面上的优势,在复合材料制备技术中引起人们越来越多的关注。爆炸焊接成型工艺中,最终的焊接界面形貌对焊接界面质量有着重要影响。目前对爆炸焊接的研究多处于试验、观测、理论分析的宏观、定性分析阶段,并且研究也大都对于异种金属爆炸焊接成型之间,且认为是由于异种金属间密度差异而形成波状界面。对于同质金属间的成型、成波研究较少。为了推进爆炸焊接成型中同质与异质金属爆炸焊接普遍适用的成型理论的形成,以及推进爆炸焊接界面定量化的分析。本文对同质金属爆炸焊接界面的形成、发展以及最终的形貌结构进行了研究。本文通过建立流体塑性体模型对界面的形成与发展进行理论分析,得出不管是对于同质或是不同质两板,其间的微空隙或基覆板之间间距是导致界面成型中失稳的基本原因。并且在基覆板碰撞之前,覆板下表面就由爆轰波压力而形成流体薄膜层,金属流体薄膜与基复板间隙中的空气存在密度差而产生失稳。基覆板碰撞接触后,原始扰动、原始失稳与金属流体凝固过程中的粘弹性存在竞争。通过扫描电镜对爆炸焊接界面结构进行观测,发现随着观察精度的增加,界面具有更精细的形貌结构,需用统计学方法才能对其进行定量描述;并且在界面中存在许多微裂纹与光滑区域,微裂纹反映了材料的脆性行为,光滑区域反映出材料的韧性行为。通过三维超景深实验对中心区域与边侧区域进行观测,通过红蓝色彩将波峰波谷描绘出来。通过观察可以清晰地看到,界面的峰谷特征。通过计算机对图像进行灰度化以及二值化处理后,通过分形理论对图像像素强度曲线与图像轮廓线处理,发现简单分形表征了界面的复杂程度,在沿爆轰方向上其界面复杂程度比垂直爆轰方向上要高,爆炸焊接中心区域界面复杂程度要比边侧区域高。通过多重分形对图像分析,发现多重分形体现出界面分布的不均匀性,中心区域峰谷的不均匀性要比边侧区域大,中心区域界面复杂程度比边侧高,与简单分维以及宏观观测的结果相一致。
【关键词】：爆炸焊接 失稳 界面形貌 分维理论
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG456.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 选题背景及意义9
• 1.2 爆炸焊接界面的研究现状9-14
• 1.2.1 国内研究现状10-12
• 1.2.2 国外研究现状12-14
• 1.3 研究方法及论文结构14-15
• 1.3.1 论文研究内容及方法14
• 1.3.2 论文结构安排14-15
• 第2章 爆炸焊接与分形理论概述15-33
• 2.1 爆炸焊接技术15-22
• 2.1.1 爆炸焊接原理15-16
• 2.1.2 爆炸焊接分类16-17
• 2.1.3 爆炸焊接参数17-18
• 2.1.4 爆炸焊接工艺流程18-19
• 2.1.5 爆炸焊接界面成波机理19-21
• 2.1.6 爆炸焊接的优缺点21-22
• 2.2 分形理论概述22-32
• 2.2.1 分形的定义与性质22-24
• 2.2.2 分形维数24-25
• 2.2.3 分形的计算25-27
• 2.2.4 多重分形理论27-31
• 2.2.5 分形理论在界面分析中的研究现状31-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第3章 实验材料及实验方法33-39
• 3.1 实验材料33
• 3.2 实验方法33-34
• 3.3 实验样品34-36
• 3.4 SEM实验36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 爆炸焊接界面的形成与发展39-48
• 4.1 界面的形成39-41
• 4.2 界面的发展41-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第5章 爆炸焊接界面形貌的观察与分析48-68
• 5.1 三维超景深实验48-50
• 5.2 分形分析流程50-59
• 5.2.1 图像的灰度化52-54
• 5.2.2 图像的二值化54-59
• 5.3 分形计算程序的编写与正确性验证59-60
• 5.4 沿爆轰方向与垂直爆轰方向分维计算60-63
• 5.5 中心区域与边侧区域的分维与多重分形计算63-66
• 5.6 本章小结66-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68
• 6.2 进一步工作的方向68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间的研究成果75

【参考文献】

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本文编号：807655