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论铝基复合材料真空扩散焊接与其组织和性能学年

收藏本文 2024-03-30 点赞:7142 浏览:22113 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:铝基复合材料因具有高的比强度、耐磨损、耐腐蚀、热膨胀系数低、尺寸稳定好等特性而有广泛的运用。由于复合材料中增强体与基体化学和物理性能的差别,传统的熔化焊接和激光诱发反应焊接会使得铝基复合材料焊缝处有较多的缺陷,而搅拌摩擦焊接复合材料搅拌头有比较严重的磨损。本论文系统的探讨了铝基复合材料(Al-5wt.%Si-Al2O3)的真空扩散焊接,探讨了该材料扩散焊接的论述和机理,为扩散焊接该复合材料提供论述依据和技术支持。本论文首先利用粉末冶金的策略以5um左右的Al粉和纳米SiO2为原料,经热等静压烧结(HIP):700℃×50MPa×1h,原位合成Al-5wt.%Si-Al2O3复合材料,其微观组织均匀,Si和氧化铝弥散分布在铝基体上,相对密度达到98.88%,有较高的压缩强度和剪切强度。用制备好的铝基复合材料作为真空扩散焊接的母材,在真空热压烧结炉中进行真空扩散焊接。采取正交试验的策略,优化扩散焊接工艺,取焊接温度、压强和时间为3因素,每个因素分别取3个水平进行试验。浅析了扩散焊接工艺参数对焊接接头组织和性能的影响规律和影响显著性,确定了正交试验中最佳的工艺参数组合(555℃×50Mpa×3h),预计剪切强度可以达到36.61MPa,验证结果达到34.44MPa,可信度达70%。通过延伸实验进一步深入探讨正交试验结果,发现增加焊接压强可提升接头的剪切强度,当焊接时间到达3h后,再增加焊接时间接头的剪切强度增加不显著。同时用Al粉作为中间层扩散焊接Al-5wt.%Si-Al2O3复合材料,由于把增强相和增强相的接触转变成增强相和基体的接触,而且复合材料中的Si扩散到Al夹层中,有些Si钉扎在连接面上使得接头的剪切性能大幅度提升(96MPa,相比正交试验最佳的工艺提升178.7%)。关键词:真空扩散焊接论文接头组织与性能浅析论文铝基复合材料(Al-5wt.%Si-Al_2O_3)论文正交试验论文

    摘要6-7

    Abstract7-10

    第一章 绪论10-26

    1.1 铝基复合材料介绍10-17

    1.1.1 铝基复合材料的性能和特点10-11

    1.1.2 铝基复合材料的运用和进展11-12

    1.1.3 铝硅复合材料12-15

    1.1.4 铝基复合材料的制备15-17

    1.2 铝基复合材料焊接技术17-21

    1.2.1 熔化焊17-18

    1.2.2 搅拌摩擦焊18-20

    1.2.3 激光诱发反应焊接20-21

    1.3 铝基复合材料扩散焊接21-25

    1.3.1 扩散焊接的特点及其运用21

    1.3.2 铝基复合材料扩散焊接的界面21-22

    1.3.4 铝基复合材料扩散焊接国内外探讨近况22-25

    1.4 本课题探讨的作用、目的和内容25-26

    第二章 实验历程及策略26-33

    2.1 焊接母材的制备26-28

    2.1.1 实验原理26

    2.1.2 焊接母材的制备历程26-28

    2.2 Al-5wt.%Si-Al_2O_3复合材料扩散焊接28-33

    2.2.1 扩散焊接原理28-29

    2.2.2 扩散焊接试样制备29

    2.2.3 扩散焊接实验历程29-31

    2.2.4 焊后样品的制备和显微组织观察31-32

    2.2.5 样品剪切强度测定32-33

    第三章 焊接母材的组织性能浅析33-40

    3.1 组织浅析33-35

    3.1.1 物相浅析33

    3.1.2 显微组织浅析33-35

    3.2 性能测试35-40

    3.2.1 致密度35-36

    3.2.2 显微硬度36

    3.2.3 压缩性能36-38

    3.2.4 剪切性能38-40

    第四章 扩散焊接工艺对接头组织与性能的影响浅析40-57

    4.1 焊接接头金相浅析40-43

    4.2 焊接有效面积计算43-44

    4.3 焊接接头剪切强度浅析44-46

    4.4 正交试验结果46-54

    4.5 正交试验深入探讨54-57

    4.5.1 最佳焊接参数的确定54

    4.5.2 正交试验空白列的影响因素54-55

    4.5.3 Al粉夹层扩散焊接55-57

    结论57-58

    致谢58-59

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