采用Au基高温钎料钎焊SiC陶瓷的连接工艺与机理研究
发布时间：2022-11-07 17:48
为提升核反应堆中核燃料元件的安全性,开发具有更强事故容错能力的核燃料包壳材料至关重要。SiC陶瓷是一种极具潜力的核燃料包壳备选材料,但其机加工性能较差,难以制成较复杂的结构,特别地,核燃料包壳长期服役于高温和强氧化等特殊的环境。因此,SiC陶瓷之间高温连接的相关研究具有重要意义。本文设计了一种新型(Au79Ni17Pd4)96Ti4（wt.%）高温钎料,并采用该钎料在不同钎焊温度（1150-1300℃）和不同保温时间（10-90 min）下进行SiC陶瓷之间的连接试验。本文分析了接头内的典型微观组织和钎料熔化过程,在此基础上探讨接头的连接机理。然后,本文分别研究了钎焊温度和保温时间对接头微观组织及力学性能的影响。此外,本文研究了各个钎焊工艺下所获得接头的断裂方式,并分析了接头内各相物理性质与残余应力的关系。（1）接头内典型微观组织可表示为:SiC/反应层/钎缝中心区域/反应层/SiC。其中,反应层主要由TiC组成,其内分布着一些Au（Si,Ti）;钎缝中心区域主要由Pd
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 SiC陶瓷简介
1.2.2 直接钎焊与间接钎焊
1.2.3 金属/SiC体系润湿性研究
1.2.4 界面反应热力学与动力学
1.2.5 陶瓷钎焊接头残余应力的缓解方法
1.2.6 SiC陶瓷高温钎焊研究现状
1.3 研究内容
第二章 试验材料、设备及方法
2.1 引言
2.2 试验材料
2.2.1 母材
2.2.2 钎料
2.3 试验方法及设备
2.3.1 待焊试样准备
2.3.2 钎焊设备
2.3.3 钎焊工艺
2.4 微观组织分析及剪切试验
2.4.1 微观组织分析
2.4.2 剪切试验
2.5 本章小结
第三章 SiC/SiC钎焊接头的微观组织及形成机理
3.1 引言
3.2 接头内典型微观组织
3.2.1 界面反应层微观组织
3.2.2 钎缝中心区域微观组织
3.3 钎料熔化过程
3.4 接头形成机理
3.4.1 界面反应层形成过程
3.4.2 钎缝中心形成过程
3.5 本章小结
第四章 钎焊工艺参数对接头微观组织及力学性能的影响
4.1 引言
4.2 钎焊温度对接头微观组织的影响
4.2.1 钎焊温度对界面反应层微观组织的影响
4.2.2 钎焊温度对钎缝中心微观组织的影响
4.3 保温时间对接头内微观组织的影响
4.3.1 保温时间对界面反应层微观组织的影响
4.3.2 保温时间对钎缝中心微观组织的影响
4.4 钎焊温度和保温时间对接头力学性能的影响
4.4.1 接头剪切强度
4.4.2 接头剪切断口分析
4.5 本章小结
第五章 采用Au-Ni-Pd高温钎焊SiC陶瓷
5.1 引言
5.2 试验方案
5.3 试验结果与讨论
5.3.1 SiC/Au-Ni-Pd/SiC钎焊接头的微观组织
5.3.2 Pd含量对接头微观组织的影响
5.3.3 活性元素Ti对接头微观组织的影响
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
3 发明专利
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型事故容错轻水堆燃料包壳候选材料SiCf/SiC复合材料和Mo合金的研究进展[J]. 程亮,张鹏程. 材料导报. 2018(13)
[2]事故容错燃料包壳候选材料的研究现状及展望[J]. 刘俊凯,张新虎,恽迪. 材料导报. 2018(11)
[3]中国核电发展技术路线[J]. 杨军. 科技导报. 2017(13)
[4]陶瓷/金属钎焊体系反应润湿及残余热应力缓解的研究进展[J]. 刘虹志,彭家根,肖坤祥. 材料导报. 2017(05)
[5]碳化硅材料在核燃料元件中的应用[J]. 刘荣正,刘马林,邵友林,刘兵. 材料导报. 2015(01)
[6]缓解陶瓷与金属钎焊接头残余应力的新方法研究[J]. 任艳红,朱颖,曲平,康慧. 新技术新工艺. 2012(03)
[7]复合钎料钎焊Al2O3接头剪切应力场的数值模拟[J]. 李雅范,杨建国,姬书得,吴京洧,方洪渊. 焊接学报. 2011(08)
[8]膜分离过滤过程中膜相内扩散动力学研究[J]. 裴亮,莫家玉,王理明. 过滤与分离. 2010(04)
[9]反应烧结SiC/Co-Si体系的润湿性及界面反应[J]. 李树杰,王川宝,宋旻键,贺跃辉,付春娟. 粉末冶金材料科学与工程. 2010(02)
[10]陶瓷金属钎焊接头优化与残余应力数值模拟[J]. 韩飞,雷永平,夏志东,史耀武. 焊接. 2008(06)
博士论文
[1]Ag-Cu-Ti基复合钎料钎焊氮化硅陶瓷的连接工艺和机理研究[D]. 贺艳明.哈尔滨工业大学 2012
[2]Au-Ni-V基高温活性钎料连接氮化硅陶瓷的工艺与机理研究[D]. 孙元.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]C/SiC复合材料与GH99的钎焊工艺及机理研究[D]. 张若蘅.哈尔滨工业大学 2015
[2]SiC陶瓷真空钎焊工艺及机理研究[D]. 樊建新.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3704128
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 SiC陶瓷简介
1.2.2 直接钎焊与间接钎焊
1.2.3 金属/SiC体系润湿性研究
1.2.4 界面反应热力学与动力学
1.2.5 陶瓷钎焊接头残余应力的缓解方法
1.2.6 SiC陶瓷高温钎焊研究现状
1.3 研究内容
第二章 试验材料、设备及方法
2.1 引言
2.2 试验材料
2.2.1 母材
2.2.2 钎料
2.3 试验方法及设备
2.3.1 待焊试样准备
2.3.2 钎焊设备
2.3.3 钎焊工艺
2.4 微观组织分析及剪切试验
2.4.1 微观组织分析
2.4.2 剪切试验
2.5 本章小结
第三章 SiC/SiC钎焊接头的微观组织及形成机理
3.1 引言
3.2 接头内典型微观组织
3.2.1 界面反应层微观组织
3.2.2 钎缝中心区域微观组织
3.3 钎料熔化过程
3.4 接头形成机理
3.4.1 界面反应层形成过程
3.4.2 钎缝中心形成过程
3.5 本章小结
第四章 钎焊工艺参数对接头微观组织及力学性能的影响
4.1 引言
4.2 钎焊温度对接头微观组织的影响
4.2.1 钎焊温度对界面反应层微观组织的影响
4.2.2 钎焊温度对钎缝中心微观组织的影响
4.3 保温时间对接头内微观组织的影响
4.3.1 保温时间对界面反应层微观组织的影响
4.3.2 保温时间对钎缝中心微观组织的影响
4.4 钎焊温度和保温时间对接头力学性能的影响
4.4.1 接头剪切强度
4.4.2 接头剪切断口分析
4.5 本章小结
第五章 采用Au-Ni-Pd高温钎焊SiC陶瓷
5.1 引言
5.2 试验方案
5.3 试验结果与讨论
5.3.1 SiC/Au-Ni-Pd/SiC钎焊接头的微观组织
5.3.2 Pd含量对接头微观组织的影响
5.3.3 活性元素Ti对接头微观组织的影响
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
3 发明专利
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型事故容错轻水堆燃料包壳候选材料SiCf/SiC复合材料和Mo合金的研究进展[J]. 程亮,张鹏程. 材料导报. 2018(13)
[2]事故容错燃料包壳候选材料的研究现状及展望[J]. 刘俊凯,张新虎,恽迪. 材料导报. 2018(11)
[3]中国核电发展技术路线[J]. 杨军. 科技导报. 2017(13)
[4]陶瓷/金属钎焊体系反应润湿及残余热应力缓解的研究进展[J]. 刘虹志,彭家根,肖坤祥. 材料导报. 2017(05)
[5]碳化硅材料在核燃料元件中的应用[J]. 刘荣正,刘马林,邵友林,刘兵. 材料导报. 2015(01)
[6]缓解陶瓷与金属钎焊接头残余应力的新方法研究[J]. 任艳红,朱颖,曲平,康慧. 新技术新工艺. 2012(03)
[7]复合钎料钎焊Al2O3接头剪切应力场的数值模拟[J]. 李雅范,杨建国,姬书得,吴京洧,方洪渊. 焊接学报. 2011(08)
[8]膜分离过滤过程中膜相内扩散动力学研究[J]. 裴亮,莫家玉,王理明. 过滤与分离. 2010(04)
[9]反应烧结SiC/Co-Si体系的润湿性及界面反应[J]. 李树杰,王川宝,宋旻键,贺跃辉,付春娟. 粉末冶金材料科学与工程. 2010(02)
[10]陶瓷金属钎焊接头优化与残余应力数值模拟[J]. 韩飞,雷永平,夏志东,史耀武. 焊接. 2008(06)
博士论文
[1]Ag-Cu-Ti基复合钎料钎焊氮化硅陶瓷的连接工艺和机理研究[D]. 贺艳明.哈尔滨工业大学 2012
[2]Au-Ni-V基高温活性钎料连接氮化硅陶瓷的工艺与机理研究[D]. 孙元.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]C/SiC复合材料与GH99的钎焊工艺及机理研究[D]. 张若蘅.哈尔滨工业大学 2015
[2]SiC陶瓷真空钎焊工艺及机理研究[D]. 樊建新.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3704128
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