一、真空电子束钎焊温度场数值模拟(论文文献综述)
邢博[1](2021)在《Ti2AlNb电子束焊接温度场和应力场研究》文中认为Ti2AlNb合金中含有β稳定元素Nb可提高材料熔点,改善α2相室温塑韧性,用以替代镍基合金应用于航空发动机可减重40%以上。Ti2AlNb合金焊接时接头易形成脆硬金属间化合物,并伴随产生再热裂纹和组织不连续问题。基于电子束焊能量密度集中、深宽比大、变形小等优点,本文结合Ansys有限元软件主要研究工作如下:(1)采用复合热源模型模拟Ti-22Al-25Nb合金电子束焊接过程中温度场变化,获得不同工艺参数下热循环曲线分布,预测热影响区组织相变,分析影响熔池形貌因素;(2)利用热力间接耦合法模拟焊件各路径残余应力分布,探究工艺参数与焊缝三向残余应力变化间的联系。温度场分析表明,“高斯面+高斯旋转体”相较“高斯面+改进锥体”复合热源相同参数下能量密度更大,熔池截面更能体现电子束焊深穿透匙孔形貌。焊接时狭长的椭圆状等温线围绕热源对称分布于焊缝两侧,冷却至室温后应力基本不变。正交试验表明电子束流影响焊缝尺寸最大,焊接速度次之。焊缝温度为2000~3000℃,距焊缝2mm热影响区温度为800~1300℃,焊缝中心冷却速度835℃/s远高于B2相临界冷却速度是造成焊缝产生单一B2相的主要原因。应力场分析表明,等效应力集中于焊缝及热影响区处。距焊缝3mm内残余应力分布十分复杂,凝固与冷却不同时性是应力集中主要成因。各截面三向应力分析表明沿焊缝及热影响区的横向应力集中于两端,中部过渡平稳;纵向应力表现约为600MPa的高值拉应力;法向应力峰值与横向都较小,约为100MPa。垂直焊缝三向应力在近缝区形成较窄拉、压应力区间而后趋于稳定。模拟试验表明通过降低焊接速度、提高电子束流使残余应力降低并向母材侧移动。最佳工艺参数为电子束流10m A,焊接速度360mm/min,加速电压60kV。
陈曦[2](2021)在《基于温度场和表面微结构调控的TC4/6061异种合金激光深熔钎焊接头强化研究》文中指出Ti/Al异种材料焊接结构以其钛合金耐高温、铝合金易成形等结构功能化和结构轻量化特点,在航空、航天领域具有广阔的应用前景和迫切需求。新一代大推重比航空发动机、大推力液体运载火箭发动机等急需突破中厚Ti/Al结构可靠焊接难题。近年来,国内外研究人员围绕Ti/Al异种材料激光熔钎焊的界面理论、组织性能调控方法开展了大量研究,主要集中在采用激光热导焊的方法解决1~2mm厚的薄板连接问题。为解决中厚板激光深熔钎焊界面IMC调控的难题,本文以5mm厚TC4钛合金和6061铝合金为研究对象,基于摆动激光焊接和真空激光焊接的温度场调控能力以及表面微结构化对润湿铺展的促进作用,提出了Ti/Al异种合金激光深熔钎焊复合接头组织性能调控的新方法,核心思想是:通过摆动激光及真空激光焊有效降低Ti/Al结合面峰值温度及厚度方向温差从而实现IMC厚度及均匀性控制,通过纳秒激光在TC4侧壁表面制备微结构提高浸润特性和形成“钉扎”强化结构。TC4/6061激光熔钎焊接头强度由6061铝合金侧熔焊接头和TC4钛合金侧钎焊接头两部分共同决定。本文针对单激光、摆动激光、真空激光等焊接工艺下接头的成形质量、微观组织及力学性能展开了系统研究。结果表明,相较于传统的激光熔钎焊,通过摆动激光焊和真空激光焊方法均改善了接头成形,显着降低了熔焊区气孔缺陷,促进了熔焊区晶粒细化,提高了接头强度。利用EBSD对熔焊区结晶行为进行分析,采用摆动激光、真空激光调节能场后熔焊区平均晶粒尺寸由激光熔钎焊的27.7μm分别减小至7.2μm、14.7μm;接头抗拉强度分别为173MPa、181MPa,调控能场后熔钎焊接头均在IMC层与铝合金界面位置发生准解理断裂。在优化TC4/6061熔焊区的基础上,针对TC4侧钎焊区IMC层开展了组分、形貌、分布表征及调控研究,利用SEM、EDS和TEM对IMC层进行分析,结果表明,界面IMC层由纳米级层状Ti Al扩散层和在扩散层上生长出的连续锯齿状Ti Al3反应层构成,摆动激光深熔钎焊接头IMC平均厚度1.1μm,不同位置最大厚度差0.7μm;真空激光深熔钎焊界面IMC沿厚度分布更均匀,平均厚度1.0μm,界面不同位置最大厚度差仅为0.2μm。两种方式均实现了对中厚板界面IMC层的尺寸及分布的调控。利用原位TEM拉伸分析了TC4/6061微区断裂行为,试样加载过程中,裂纹倾向在IMC层附近的铝合金或钛合金处萌生随后扩展并最终断裂,当界面温度场调控得当时,IMC层将不再是TC4/6061接头的薄弱位置。建立了多物理场热流耦合模型,通过数值模拟获得了单激光、摆动激光、真空激光能场调控下的界面温度场及不同位置的热循环规律。三种方法的获得的Ti/Al界面最高峰值温度分别为1520 K、1346 K、1222 K,沿厚度方向温度差分别为479 K、311 K、99K。证实了摆动激光和真空激光均有效降低了界面沿厚度方向温度差,实现对TC4/6061激光深熔钎焊界面IMC层的有效调控。结合界面IMC层尺寸及分布特征,揭示了温度场对IMC的调控机制:峰值温度决定了IMC层厚度,沿厚度方向温度梯度决定了IMC层分布均匀性。在熔钎焊中,钎料在母材表面的润湿铺展能力是形成高质量接头的关键因素。为了促进6061Al在TC4上的润湿铺展并进一步强化TC4/6061异种材料深熔钎焊接头,本文采用纳秒激光在TC4表面制备沟槽微结构,开展了TC4表面纳秒激光微结构化工艺探索,利用SEM、AFM、XRD等手段对制备出沟槽的尺寸、表面微纳形貌及物相进行标定,通过高温真空钎焊炉进行微结构化表面润湿铺展特性测试。最佳纳秒激光工艺参数为:单脉冲能量2.33m J、振镜扫描速度450mm/s、扫描次数10次,加工后表面沟槽宽163μm、深107μm,表面未产生新物相依旧为TC4典型物相α-Ti、β-Ti,此时6061铝合金钎料在TC4表面润湿铺展速率最快,高温润湿角最小为1.8°。在明确最优微结构尺寸及工艺基础上,最终实现微结构化TC4/6061多能场调控下的接头强化,熔化的6061铝合金在TC4表面润湿铺展良好,完整的填充于TC4表面沟槽中,实现了“钉扎”结构强化,接头抗拉强度达到231 MPa。
李俊[3](2021)在《超大规模线列红外焦平面杜瓦封装关键技术研究》文中研究表明近年来,超大规模线列红外焦平面探测器组件在气象、资源、环境及天文等领域有着重要的应用。受背景噪声抑制的限制,红外探测器往往需要在100K以下的低温工作。随着系统应用对大视场、高空间分辨率及高时间分辨率等需求的不断提高,单个探测器模块规模的发展已不能满足设计指标要求,需要将几个甚至几十个探测器模块在杜瓦组件内集成,而探测器模块的热匹配性、组件杜瓦的传热及轻量化等问题凸显。因此,发展超大规模线列红外焦平面探测器组件集成封装技术,解决高温度循环可靠性、高温度均匀性及轻量化等关键封装技术,对发展下一代红外焦平面技术具有重要意义。本文以探测器拼接数量为20个的超大规模线列红外焦平面探测器低温封装为研究对象,通过有限元仿真分析、结构设计与迭代优化、试验验证相结合的方法,重点解决红外探测器与超长冷平台的热适配、超长冷平台与制冷机的低热应力与高可靠性耦合、超大尺寸杜瓦轻量化设计与制备等问题,主要研究内容及创新成果如下:针对超大规模线列红外焦平面组件可扩展、可维修、方便测试的原则,创新地设计了一种工作温区100K以下的、由多个“Z”型子基板与TC4辅助安装板精密组装而成的超长冷平台结构,每个子基板三维可调、集成4~8个探测器。分析了支撑分布、支撑材质、支撑壁厚对超长冷平台的力学振动及支撑漏热的影响,结果表明支撑壁厚为0.3mm、三点交错分布的TC4支撑具有较高的抗力学振动特性,超长冷平台的模态一阶基频为356Hz,Y向正弦振动响应的最大放大倍数为1.46倍;当探测器模块从20个扩展到100个时,在保持支撑密度不变的情况下,超长冷平台的模态一阶基频及Y方向放大基本保持稳定,验证了超长线列杜瓦冷平台及交错支撑分布结构的可扩展性。针对超长冷平台高温度均匀性、低封装应力及Z向低温形变的设计指标要求,建立了探测器子模块封装结构的热分析模型,分析了不同厚度、不同材质的基板对探测器耦合热应力及低温形变的影响。结果表明:在金属基板中,采用可伐基板时探测器封装热应力最小,综合指标最优;在探测器宝石电极板与基板间增加平衡层可以减小封装热应力,当可伐基板厚度6mm、因瓦平衡层厚度0.5mm时,Ga As衬底的热应力小于20MPa;在对5个厚度6mm的“Z”型可伐子基板与TC4辅助安装板构成的超长冷平台进行的有限元热仿真分析表明,所有探测器模块Hg Cd Te外延层的最大低温形变为±12.5μm,Ga As衬底的最大热应力为25.3MPa,该冷平台的抗低温形变能力良好。针对由多子基板超长冷平台结构与制冷机冷量单点冷源输出的特点,比较了了多柔性冷链间接耦合、双柔性冷链间接耦合及单个三维柔性冷链直接耦合这三种冷量传输结构,明晰了这三种结构对超长冷平台的温度均匀性及其与冷源之间温差的影响。分析结果表明:在温差控制方面,采用三维柔性冷链结构可以实现两者间的温差最小为4.64K;在温度均匀性控制方面,当加载5W的探测器焦耳热时,双柔性冷链结构和三维柔性冷链结构分别实现了±0.26K、±0.22K的温度均匀性;在柔性方面,对集成三维柔性冷链后的超长冷平台进行热仿真分析,结果表明所有探测器模块Hg Cd Te外延层的低温形变为±12.34μm,Ga As衬底的热应力为25.9MPa,冷链柔性优异。针对超大规模线列红外焦平面杜瓦轻量化的应用需求,提出了拓扑优化、轻量化材料应用、多部件高气密焊接结构与工艺设计相结合的一体化设计实现方法。采用银铜焊料并利用多次钎焊的方式实现了TC4窗口座与可伐过渡环等零件的连接,通过对可伐与TC4钎焊试件镀镍保护的方式抑制Ti元素与Fe元素的接触,EDS和XRD测试结果表明,焊缝中不存在Ti Fe、Ti Fe2等脆性金属间化合物,其平均抗拉强度达到505.8MPa;采用多窗口先独立低温焊再激光焊的方法实现了超大尺寸光窗结构的密封,光窗组件的漏率优于4.80×10-11Torr.l/s;优化后的杜瓦重量9.82kg,减轻率57.3%.搭建了超大规模线列红外焦平面杜瓦热特性测试系统,实现了超长冷平台的温度场及低温平面度的评价测试,并完成了杜瓦制冷组件力学及热学环境试验验证。实测结果表明由20个探测器模块超长线列拼接的杜瓦冷平台的温度均匀性为95±0.26K,超长冷平台与同轴脉管制冷机冷指耦合面间的温差4.67K,超长冷平台上探测器的低温平面度为26.4μm,杜瓦总重量9.86kg,超长冷平台耦合后的随机扫频试验共振点为341.99Hz,与设计结果吻合;杜瓦封装后的整体漏率达到4.2×10-12Torr.l/s,并通过了总均方根6.8grms随机振动试验考核。因此,本课题的研究对后续超大规模焦平面杜瓦的工程化制备具有重要的参考意义。
肖泽宇[4](2021)在《TiAl基合金与镍基高温合金激光焊研究与数值模拟》文中研究说明TiAl基合金从上世纪50年代开始被逐渐应用到工业生产中。因其具有密度低、比强度高、高温条件下抗蠕变能力强等特点,在国防工业、发电厂的燃气涡轮机和飞机的涡轮发动机等零部件生产中都有有重要应用。TiAl基合金的密度不及Ni基高温合金密度的一半,所以使用TiAl/Ni基高温合金的焊接结构以达到节约成本,减轻结构重量的方法拥有广泛应用前景。本文从冶金和应力两个角度分析TiAl/Ni基高温合金的焊接性特点。本文首先对TiAl/Ni基高温合金的直接焊接接头特点进行研究。研究结果表明采用脉冲激光焊接TiAl/Ni基高温合金无法实现有效的连接。焊缝中存在大裂纹,焊接后接头立即开裂。在焊缝中检测到大量的Ni、Al、Ti等元素。光镜下能够观察到组织分布并不均匀。主要的组织分别是Al Ni2Ti和Al0.35Ni0.30Ti0.35。硬度测试结果表明TiAl基合金和Ni基高温合金接头的焊缝组织硬度值较大。中心部分显微硬度超过800HV,远远大于母材的硬度。为了改变接头的相组成,采用不同厚度的纯Cu作为中间层可实现二者的连接。当加入填加0.2mm的Cu中间层无法实现二者的激光焊接。形成的主要脆性相基本上没有变化。通过填加0.4mm和0.6mm的Cu作为中间层可以TiAl/Ni基高温合金的连接。两个焊接区均主要含有Cr固溶体、(Cu,Ni)固溶体、Al(Cu,Ni)2Ti、(Cu,Ni)共晶组织和Al(Ni,Cu)2Ti。二者的接头的平均抗拉强度分别为158MPa和88MPa。拉伸的断裂处均在靠近TiAl基合金一侧。为了进一步获得更好的接头,在单一中间层的基础上进行填加复合中间层的研究。查阅资料发现添加V/Cu复合中间层可以获得良好接头。在此基础上填加Ti/V/Cu复合中间层进行试验。结果表明在焊缝区的分布相主要为(V,Cr)固溶体相、Al(Ni,Cu)2Ti相和Cu Ni Ti相。焊缝区的硬度测试结果表明,硬度的分布十分不均匀,平均硬度值为595HV。接头的力学测试结果表明,接头的抗拉强度为169.5MPa,发生断裂的位置在TiAl基合金侧界面区。推测主要原因是该区存在大量的Al(Ni,Cu)Ti、Al(Cu,Ni)2Ti等脆性金属间化合物。本文使用ANSYS有限元软件对焊接过程进行模拟分析。温度场结果表明在焊接过程中温度场分布始终不对称,Ni基高温合金面温度较高。不同厚度的Cu中间层对熔池最高温度有明显影响。使用0.2mm的Cu中间层时熔池内温度较高,使用0.4mm和0.6mm的Cu中间层时温度降低。Cu中间层的厚度过大不利于改善焊接组织。复合中间层的温度有所提升,主要是因为Cu的减少,使得激光的反射减少,焊缝热输入增加了。而应力场仿真结果表明,焊接结束冷却400s后两侧应力分布不对称且不均匀。TiAl基合金侧应力高于Ni基高温合金侧。随着Cu中间层厚度的增加,最大应力趋于减小。当加入复合中间层时,应力降低显着,其中加入V/Cu复合中间层后应力最低。应力分布曲线可以看出,TiAl基合金侧曲线出现波动,应力分布不均匀。填加单一中间层时,随着Cu中间层厚度的增加,曲线趋近于圆滑,并且总体应力减少。填加V/Cu复合中间层曲线时应力曲线圆滑,有利于改善接头焊接性。
冯攀[5](2021)在《多元平行流式冷凝器钎焊温度及翅片散热特性研究》文中研究表明随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,汽车成为了生活中必不可少的交通工具,需求量不断增加。同时,人们对于汽车的要求也不再简简单单的是能乘坐即可,汽车的舒适度成为了评定汽车好坏的另一个重要标准。汽车空调系统已成为衡量汽车功能是否齐全的标志之一,日益受到汽车生产商和广大用户的重视。而冷凝器是汽车空调系统的核心组成部件,其生产质量直接影响到汽车空调系统的运行情况。因此,需要对汽车中多元平行流式冷凝器结构及其散热特性等开展研究,为提升冷凝器生产质量以及汽车空调散热效果提供参考。本文以多元平行流式冷凝器为研究对象,模拟分析了其在钎焊炉中的温度场分布情况,开展了其翅片角度的模拟工作和优化分析,主要内容包括以下几个方面:(1)基于多元平行流式冷凝器的结构特点,利用ANSYS建立了冷凝器整体及其局部两个重要钎焊部位集流管-扁管以及扁管-翅片处的三维模型,对上述部分进行了相应的温度场模拟分析。(2)通过对多元平行流式冷凝器整体以及集流管-扁管部分在钎焊炉中的横竖放进行温度场模拟分析,得出了其横放和竖放情况下的热循环曲线和出炉时刻的温度场分布。找到了钎焊四个阶段的最高温和最低温大小以及时间点。冷凝器整体与集流管-扁管部分在横放下出炉时刻的温度场分布规律一致,最高温度处相差为0.47℃,最低温度处相差2.89℃,而竖放情况下最低温度相差接近10℃,对焊接质量影响较大。(3)对于扁管-翅片部分,得出了其横放和竖放情况下的热循环曲线和出炉时刻的温度场分布。找到了其钎焊四个阶段的最高温和最低温大小以及时间点。同时对比得到冷凝器整体同集流管-扁管以及扁管-翅片在横放下无论是热循环曲线还是出炉时温度场的分布都能较好地契合,而竖放情况下契合程度较差,因此,最终确定多元平行流式冷凝器在炉中钎焊的最佳摆放方式为横放。(4)在翅片安装空间长度一定的前提下,翅片夹角越小,单位长度的翅片数目也就越多,翅片对扁管处的散热效果也就越好。但由于翅片角度小,翅片的安装间隙就会过小,导致翅片和空气的换热不佳。通过对不同翅片角度下多元平行流式冷凝器的温度场分析,结果表明,随着翅片角度增加,温差范围呈递增趋势,散热效果下降。综合多元平行流式冷凝器的结构及实际运行情况得出,翅片安装角度的适宜范围为0°~30°。本文的研究为多元平行流式冷凝器钎焊过程温度场分布,以及不同翅片安装角度对其散热性能的影响等研究提供了参考。
何锡鑫[6](2021)在《Ti/Al异种合金MIG电弧熔钎焊参数优化及连接机理研究》文中研究表明Ti/Al异种材料连接具有广泛的应用前景,但受限于二者热物理性能方面存在较大差异,采用传统焊接方式难以实现可靠连接。基于MIG电弧熔钎焊的工艺通过数值模拟和试验分析,探究工艺参数、填充材料对焊缝成形和接头性能的影响。本文基于焊接过程的有限元理论,对焊接全过程的瞬态温度、应力变化进行仿真分析。研究表明Ti/Al异种金属熔钎焊过程是不均匀的加热冷却过程,温度场在横向和板厚方向上的呈现不均匀性分布。通过调整焊接过程中的热输入、电弧偏移位置可以有效调控焊接过程的温度场分布:当焊接电流为110A、焊接电压15V、焊接速度10mm/s,电弧向铝合金一侧偏移0.3mm时,焊缝温度保持在钛合金熔化温度以下的较高温度,钛合金钎焊界面温度梯度较小,是有效的焊接参数。焊后残余应力的产生与冷却过程中较高的降温速率有关。铝合金一侧近焊缝区横向残余应力表现为“两端受压,中间受拉”的现象,纵向残余应力为较大的拉应力。钛合金一侧近焊缝区横向残余应力表现为较高的拉应力,纵向为残余压应力。利用优化的焊接参数,对2.5mm厚的TC4钛合金和2A12铝合金进行熔钎焊工艺试验。结果表明,采用不同合金元素的焊丝获得的熔钎焊接头电弧直接加热区域的钛合金均发生了轻微熔化,形成一定厚度的呈现多层结构的熔合区,中下部为锯齿状的钎焊界面。钎焊界面周围的焊缝中均存在一定棒状、块状的析出相。Al-Si焊丝获得的接头钛合金一侧上部熔合区较窄而钎焊界面较宽整体厚度均匀。对Al-Si焊丝获得的熔钎焊接头钛铝过渡区域进行元素分布和相组成分析,其中接头上部形成的多层结构的熔合区从铝合金一侧至钛合金一侧由Ti(Al,Si)3层、Ti(Al,Si)和Ti-Si混合层、Ti3Al层组成,接头中下部钎焊区由Ti(Al,Si)3层、Ti(Al,Si)3和Ti-Si混合层、α-Ti层组成。采用焊丝填充的熔钎焊接头截面显微硬度均呈现明显的区域分布。其中采用Al-Cu焊丝接头硬度最高达到了450HV0.1。拉伸测试发现填充Al-Si焊丝获得的接头抗拉强度最高,达到227MPa。
程志[7](2021)在《钛-钢异种金属MIG/TIG双面双弧焊接受焊行为及机制研究》文中指出针对钛-钢异种金属焊接Ti-Fe硬脆金属间化合物造成的接头脆化问题,本文采用MIG/TIG双面双弧焊接方法对钛-钢异种金属进行连接,并对接头受焊行为及机制进行研究。研究了以硅青铜焊丝为填充金属,MIG/TIG双面双弧焊接钛-钢异种金属连接模式,重点分析了不同模式下典型接头显微组织结构及形成机制;研究了焊接参数对接头力学性能的影响,揭示了焊接参数—组织结构(连接模式)—力学性能之间的关系;采用遗传算法优化反向传播神经网络(GA-BPNN)分别建立了界面连接机制和接头抗拉强度预测模型,基于界面连接机制预测模型对钛-钢异种金属连接模式工艺窗口进行了预测,并基于接头抗拉强度预测模型,进一步采用GA算法对工艺参数进行了优化。主要研究成果如下:采用MIG/TIG双面双弧焊接方法,以硅青铜焊丝为填充金属,在无坡口、衬垫等焊接辅助措施的条件下,获得了具有优异性能的钛-钢异种金属接头;通过焊接工艺调控获得了钛-钢异种金属的钎焊、熔钎焊、熔焊等全部三类连接模式。典型钎焊模式接头钛侧钎焊界面主要由Ti-Cu(Ti2Cu,TiCu)金属间化合物层及其上分散分布的Ti5Si3相组成,厚度约为60μm;钢侧钎焊界面主要由脆性TiFeSi和λ(Ti(FexSi1-x)2)相组成的平直扩散反应层构成,厚度约为0.5μm。熔钎焊模式根据钛侧、钢侧界面连接机制,可以分为熔(钛)-钎(钢)和熔(钢)-钎(钛)焊两种形式。典型熔(钛)-钎(钢)焊模式接头钛侧熔焊界面主要由Ti-Cu(Ti2Cu、TiCu、TiCu2)金属间化合物层及其上分散分布的Ti(CuxSi1-x)2和Ti5Si3相组成,厚度约为165μm;钢侧钎焊界面主要由脆性TiFeSi相组成的平直扩散反应层构成,厚度约为3μm。典型熔(钢)-钎(钛)焊模式接头钛侧钎焊界面主要由Ti-Cu(Ti2Cu、TiCu、Ti3Cu4、Ti2Cu3、TiCu4)金属间化合物层和其上分散分布的Ti5Si3相构成,厚度约为100μm,且在钢侧大量熔化状态下会在界面生成λ相;钢侧熔焊界面主要由TiFe2Si脆性相、Fe(s,s)和Cu(s,s)相组成的半岛状组织构成。典型熔焊模式接头钛侧熔焊界面主要由Ti-Cu(Ti2Cu、TiCu、TiCu2、Ti2Cu3、TiCu4)金属间化合物层及其上分散分布的Ti5Si3和λ相组成,厚度约为180μm;钢侧熔焊界面在复杂熔池流动作用下,形成了主要由λ脆性相和在其晶间分布的Fe(s,s)和Cu(s,s)相组成的岛状组织。以正交试验所确定的最优工艺为参照,研究了各主控因素对接头连接模式和性能的影响。在其它焊接参数一定条件下,MIG焊接电压的变化并不引起接头连接模式的改变,始终为熔(钢)-钎(钛)焊模式;TIG焊接电流增加或焊接速度降低,接头由熔(钢)-钎(钛)焊模式转变为熔焊模式,TIG焊接电流降低或焊接速度增加,接头由熔(钢)-钎(钛)焊模式转变为钎焊模式;TIG焊枪进一步向钢侧偏置,接头由熔(钢)-钎(钛)焊模式转变为钎焊模式,TIG焊枪向钛侧偏置,接头由熔(钢)-钎(钛)焊模式转变为钎焊模式。钛-钢异种金属MIG/TIG双面双弧焊接头抗拉强度取决于钛侧和钢侧界面金属间化合物特征。钎焊、熔(钛)-钎(钢)焊模式接头受钢侧钎焊界面脆性的平直金属间化合物层影响,抗拉强度较低;熔焊模式接头受限于钛侧熔焊界面较厚的金属间化合物层,抗拉强度也较低;熔(钢)-钎(钛)焊模式接头钛侧钎焊界面较薄的金属间化合物层和钢侧熔焊界面半岛状/岛状组织能够显着降低界面脆性,接头具有优异的抗拉强度。基于GA-BP神经网络建立了界面连接机制和接头抗拉强度的预测模型,模型具有优异的拟合和泛化能力,能够准确地预测不同焊接参数下钛-钢异种金属界面连接机制和接头抗拉强度。在对界面连接机制精确预测的基础上,实现了钛-钢异种金属MIG/TIG双面双弧焊连接模式工艺窗口的预测:MIG焊枪居中,TIG焊枪钢侧偏置或钛侧适度偏置,低焊接热输入下易于实现钎焊模式;TIG焊枪钛侧大幅偏置,大热输入下易于实现熔(钛)-钎(钢)焊模式;TIG焊枪钢侧偏置或钛侧适度偏置,适中焊接热输入下易于实现熔(钢)-钎(钛)焊模式;TIG焊枪适度钛侧偏置或钢侧偏置,大热输入下易于实现熔焊模式。基于接头抗拉强度预测模型,采用GA优化算法对工艺参数进行了优化,优化后的工艺参数为:MIG焊接电压12.605V、TIG焊接电流78.543A、焊接速度 11.791mm/s、MIG-TIG 纵向相对位置 0.663mm 和 TIG 横向位置-1.742mm。预测该参数下接头为熔(钢)-钎(钛)焊连接模式,其名义强度为359.9MPa,根据优化工艺参数试验所得实际熔(钢)-钎(钛)焊接头名义强度达到348.4MPa。
薛伟[8](2020)在《WC-10Co硬质合金与B318高强度钢电阻点焊行为研究》文中研究说明硬质合金由于具有高硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性,广泛应用于航空航天、机械加工、石油钻井、采矿工具等耐磨件。为了降低固有脆性的影响,同时控制成本,通常将硬质合金镶嵌在高强度、高韧性钢基体中,从而形成兼顾高强度、高韧性和高硬度、耐磨齿的切削刀具。电阻点焊技术与钎焊相比具有良好的冶金结合性,可保证较高的结合强度并克服高能束焊接的局限性,例如用于小型接头的激光焊接。电阻点焊是一种新型半固相连接技术,已经得到广泛的研究和应用,但硬质合金与高强度钢的电阻点焊连接鲜见报道。本研究可为硬质合金耐磨工件连接奠定一定的研究和应用基础。本文系统研究了 WC-10Co硬质合金颗粒与B318高强度钢带电阻点焊工艺,探索了焊接电流和焊接时间、微观结构(界面结合类型)、结合强度和断裂模式之间的内在关系,并在合适的工艺条件下获得了优异的机械性能,探讨了不同的热输入对η相、五种界面结合类型的演变和断裂模式的影响。通过高速摄影观察了 WC-10Co硬质合金与B318高强度钢异种金属电阻点焊的熔池演变规律,发现随着热输入的增加,焊缝中间区域的变形程度提高,被挤出的熔渣也随之增加。采用商业有限元软件和比色高温计分析不同热输入下焊接接头的温度场分布,发现焊接接头可达到的最高温度随着热输入的增大而增大,而不同焊接电流下同一区域的高温持续时间则随焊接电流的增加呈现先增加后下降的变化规律,不同焊接时间下同一区域的高温持续时间则随着焊接时间的增加而增加,并且焊接中心的温度场分布大于焊接表面的温度场分布。依据焊缝组织及其特征将整个焊缝划分为五种界面结合类型,探明了五种界面结合类型的组织和物相,研究了不同热输入对五种界面结合类型相对比例的影响;基于η相的理论生成机制和结合温度场分布推理了实际电阻点焊中η相的生成路径,既而推演出了五种界面结合类型的演变规律。研究了不同热输入对焊接接头结合强度、断裂机制以及显微硬度分布的影响,并结合不同热输入下焊接接头的五种界面结合类型相对比例,确定了每种界面粘结类型和裂纹对焊接接头结合强度的贡献程度:B型和C型>D型>>E型>A型》裂纹。在300A/20ms的预焊接电流和800A/95ms焊接电流和氮气气氛进行400℃/15 min退火处理后,最大剪切强度可以达到924MPa,超过搅拌摩擦焊焊接接接头的剪切强度的18%。
周吉发[9](2020)在《TC2钛合金薄板连续/脉冲电子束焊接数值模拟研究》文中研究指明随着空间技术的不断发展,大型航天器的建设与飞行器的长期运行维护提出了空间焊接的需求,太空焊接受到了能量供应的限制,需要在较低的能量输入条件下获得较大熔深。电子束焊接方法具有能量利用率高等优点,并且具有良好的空间适用性,同时脉冲作用能够有效的增加熔深。为此,本文以空间结构常用的TC2钛合金材料作为研究对象,开展2mm厚的TC2钛合金薄板连续/脉冲电子束焊接的数值模拟研究。通过对TC2钛合金薄板进行连续和脉冲电子束平板对接试验发现,当连续电子束和脉冲电子束平均功率相同时,不同焊接参数下钛合金薄板均能熔透。连续电子束焊接的焊缝成形良好,焊缝表面具有光滑、排列规则、致密的鱼鳞纹,焊缝截面形貌为漏斗形。在脉冲电子束作用下,焊缝表面宽度降低,截面形貌由钉子形向楔形转变,并且焊缝表面出现下凹,背面焊接飞溅增加,连续性变差。进一步采用计算流体力学数值模拟的方法研究脉冲电子束焊接参数对焊缝成形的影响机理。在脉冲电子束焊接时,由于脉冲峰值的能量密度高于连续焊接,金属蒸汽反作用力增强,使得熔池表面形成下凹的小孔,流体向周围排开,小孔底部液体向下流动,大量的能量带到熔池底部,从而使得焊缝表面宽度减小。对于连续电子束焊接,金属蒸汽反作用力相对较弱,熔池中的液态金属在表面张力梯度作用下熔池边缘流动,使得焊缝表面宽度增大,深宽比减小。连续电子束焊接中焊缝上表面宽度为2.3mm,而频率为100Hz的脉冲电子束焊接焊缝上表面宽度为2.1mm,当脉冲频率增加到500Hz时,焊缝上表面宽度进一步减小至1.3mm。对TC2钛合金连续/脉冲电子束焊接温度场进行数值仿真,计算结果显示,与连续电子束焊接相比,脉冲电子束焊接热循环曲线呈锯齿状,熔池温度呈波动性的上升和下降,频率为100Hz、300Hz和500Hz的脉冲电子束焊接的峰值温度分别达到4274K、4254K和4369K;而连续电子束焊接下的峰值温度仅有3509K。连续电子束焊接时,焊缝纵向方向的纵向残余应力表现为拉应力,并且在焊缝中部应力,应力水平稳定,出现幅值较高的稳定区,其应力幅值接近材料的屈服强度,达到517.3MPa,而横向残余应力,焊缝中部表现为拉应力,焊缝两端表现为压应力,并且压应力值远高于拉应力值,压应力值可以达到509.1MPa,而拉应力值仅有122.8MPa。在垂直焊缝方向上,纵向残余应力在焊缝和热影响区为拉应力,母材区域为压应力。脉冲电子束焊接接头的残余应力的分布趋势与连续电子束焊接相同,但是由于脉冲作用使焊缝和热影响区的宽度减小,残余拉应力分布区域减小,在焊缝和热影响区的纵向残余拉应力的平均值减小,连续电子束焊接中,焊缝区内的平均残余拉应力值为485.7MPa,而在相同的区域内,频率100Hz、300Hz和500Hz的平均残余拉应力分别为451.9MPa、348.9MPa和328.6MPa。不同焊接参数的横向应力幅值有较大变化,焊缝中部的横向残余拉应力在频率为500Hz时为129MPa,而300Hz时仅为83MPa,降低了35.7%。
施超[10](2020)在《AISI 304钢-铌激光焊接头组织及应力调控研究》文中进行了进一步梳理优质、高效钢-铌焊接技术是航空发动机燃烧室制造过程中关键的工艺环节,但由于这两种材料在冶金、热物理性能上存在较大差异,焊接接头处有金属间化合物生成,以及接头处残余应力较大,严重影响焊接接头质量。因此,本课题对AISI 304钢-铌激光焊接头组织和应力调控进行研究。不锈钢与铌焊接性非常差,激光焊后接头直接开裂,通过断口分析,连续分布的Fe2Nb和Fe7Nb6金属间化合物(IMC)是造成接头断裂的主要原因。因此,为减小焊缝中Fe-Nb脆性化合物的生成,通过能量控制方法,将激光束向钢侧偏移0.5mm,可以获得成形良好的接头。得到的焊接接头抗拉强度为221MPa,断裂在IMC层处,因为IMC的硬脆性,使得在焊缝横截面水平方向上显微硬度最高,达到了1143.22HV。通过正交试验法,分析出激光束偏移量对接头性能影响最大,焊接速度次之,激光功率影响最小。于是,为了提高焊接接头性能可以采用低焊速、向钢侧偏束的焊接方法。除了能量控制,引入中间层的冶金调控也对接头组织及性能有明显影响。预置Ag、Cu、V、Mo、Ta、W这六种材料为中间层进行激光焊接,V、Mo和Ta这三种材料会与Fe形成金属间化合物,导致接头断裂;W由于熔点与母材相差过大,接头熔合性差,焊后接头断裂;Ag和Cu作为中间层材料可以获得成形良好的接头。其中,Cu中间层接头强度较高,为250MPa,说明了Cu中间层焊接效果最好。为了进一步提高接头强度,采用双道焊接工艺,研究不同厚度Cu中间层的接头组织与性能。研究证明Cu中间层的厚度是获得良好焊缝的关键,当Cu中间层的厚度为1mm时,焊接试样在焊缝中断裂,焊缝中脆性相Fe7Nb6是影响接头性能的主要因素。当Cu中间层的厚度为1.5mm时,焊接试样断裂在母材Nb侧,焊缝中没有检测到Fe-Nb金属间化合物。Fe对Cu的固溶强化,富Nb颗粒和枝晶在Cu基体中的混合使得焊接接头得到强化,抗拉强度高于母材Nb。Cu中间层厚度为2mm时,焊接试样也在焊缝中断裂,未熔化的Cu中间层降低了接头强度。对AISI 304钢-铌偏钢焊和预置1.5mm厚Cu中间层的温度场、应力场进行计算,结果表明:预置中间层后,温度场分布特征基本没变,但熔池温度峰值降低,两侧温度梯度减小;应力场分布特征基本也没变,纵向残余应力峰值分布在不锈钢侧,横向残余应力峰值分布在铌侧,但是接头残余应力比直接偏钢焊的高。接头强度的提高说明了Cu中间层对接头性能改善关键在于焊缝组织的优化,接头的应力状态是次要的。
二、真空电子束钎焊温度场数值模拟(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、真空电子束钎焊温度场数值模拟(论文提纲范文)
(1)Ti2AlNb电子束焊接温度场和应力场研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 本文的选题背景及意义 |
1.2 Ti_2AlNb合金的特性 |
1.2.1 Ti_2AlNb合金的组织性能 |
1.2.2 Ti_2AlNb合金主要焊接方法及焊接性分析 |
1.3 电子束焊接 |
1.3.1 电子束焊接的基本原理 |
1.3.2 电子束焊接的特点 |
1.4 电子束焊接数值模拟的研究现状 |
1.4.1 电子束焊接温度场模拟的研究现状 |
1.4.2 电子束焊接应力场模拟的研究现状 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第二章 焊接有限元分析的理论基础 |
2.1 焊接温度场分析基础 |
2.1.1 焊接温度场的意义 |
2.1.2 焊接传热形式及控制方程 |
2.2 焊接应力场分析基础 |
2.2.1 焊接应力变形原理 |
2.2.2 焊接应力变形预测方法 |
2.2.3 焊接残余应力计算准则 |
2.2.4 热弹塑性求解过程 |
2.3 小结 |
第三章 Ti_2Al Nb焊接温度场的数值模拟 |
3.1 焊接温度场的计算过程 |
3.1.1 定义材料属性 |
3.1.2 定义单元类型 |
3.1.3 模型网格划分 |
3.1.4 定义初始条件和边界条件 |
3.1.5 温度场加载及求解 |
3.2 电子束焊热源模型 |
3.2.1 高斯面+高斯旋转体复合热源 |
3.2.2 高斯面+改进锥体复合热源 |
3.3 焊接温度场模拟结果分析 |
3.3.1 焊接工艺参数正交试验表构建 |
3.3.2 温度场云图分析 |
3.3.3 热循环曲线分析 |
3.3.4 焊缝熔池截面形貌对比 |
3.3.5 熔池影响因素 |
3.3.6 两种热源模拟结果对比 |
3.4 小结 |
第四章 Ti_2Al Nb焊接应力场的数值模拟 |
4.1 焊接应力场的计算过程 |
4.1.1 定义材料属性 |
4.1.2 热单元类型转换为结构单元 |
4.1.3 定义约束条件 |
4.1.4 应力场加载及求解 |
4.2 焊接应力场模拟结果分析 |
4.2.1 应力场云图分析 |
4.2.2 残余应力分析节点路径 |
4.2.3 沿焊缝中心残余应力分布 |
4.2.4 垂直焊缝中心残余应力分布 |
4.2.5 热影响区残余应力分布 |
4.2.6 垂直焊缝末端残余应力分布 |
4.3 小结 |
第五章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A:“高斯面+高斯旋转体”复合热源温度场和应力场APDL程序 |
附录 B:“改进锥体”热源APDL程序 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
(2)基于温度场和表面微结构调控的TC4/6061异种合金激光深熔钎焊接头强化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究目的及意义 |
1.2 Ti-Al异种材料连接研究现状 |
1.2.1 钎焊 |
1.2.2 搅拌摩擦焊 |
1.2.3 激光熔钎焊 |
1.3 基于不同能场调控激光焊接 |
1.3.1 摆动激光焊接 |
1.3.2 真空激光焊接 |
1.4 高浸润性功能表面制备原理及方法 |
1.4.1 表面润湿状态模型 |
1.4.2 表面微结构制备方法 |
1.4.3 微结构化表面的接头强化效应 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 试验材料及方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验系统 |
2.2.1 摆动激光焊接试验系统 |
2.2.2 真空激光加工系统 |
2.2.3 表面微结构制备系统 |
2.3 分析测试方法 |
2.3.1 显微组织分析 |
2.3.2 高温润湿性测试 |
2.3.3 力学性能分析 |
第3章 TC4/6061 激光深熔钎焊接头成形及熔焊区组织调控 |
3.1 引言 |
3.2 单激光下TC4/6061 激光深熔钎焊特性 |
3.2.1 接头表面成形分析 |
3.2.2 熔焊区典型缺陷分析 |
3.3 激光能场分布对TC4/6061 激光深熔钎焊特性影响 |
3.3.1 激光能场分布对焊缝成形的影响 |
3.3.2 激光能场分布对熔焊区缺陷的影响机制 |
3.3.3 不同激光能场分布下熔焊区微观组织 |
3.3.4 激光能场分布对接头力学性能的影响 |
3.4 环境压力对TC4/6061 激光深熔钎焊特性的影响 |
3.4.1 环境压力对焊缝成形的影响 |
3.4.2 环境压力对熔焊区缺陷的抑制机理分析 |
3.4.3 不同环境压力下熔焊区微观组织分析 |
3.4.4 环境压力对接头力学性能的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 TC4/6061 激光深熔钎焊界面IMC层特性及断裂行为 |
4.1 引言 |
4.2 TC4/6061 接头界面IMC层组织特征分析 |
4.2.1 激光能场分布对IMC层形貌及分布的影响 |
4.2.2 环境压力对IMC层形貌及分布的影响 |
4.2.3 界面IMC层成分分析 |
4.2.4 非均质界面IMC层对接头断裂行为的影响 |
4.3 TC4/6061 界面IMC层微区断裂行为 |
4.3.1 IMC层-6061Al界面断裂行为分析 |
4.3.2 IMC层-TC4 界面断裂行为分析 |
4.4 激光深熔钎焊界面热循环特征数值模拟 |
4.4.1 数值模型 |
4.4.2 摆动激光深熔钎焊界面热循环特征 |
4.4.3 真空激光深熔钎焊界面热循环特征 |
4.5 本章小结 |
第5章 纳秒激光TC4 表面微结构润湿铺展特性及Ti/Al激光深熔钎焊接头强化 |
5.1 引言 |
5.2 TC4 表面纳秒激光功能结构设计 |
5.3 纳秒激光工艺参数对沟槽形貌及尺寸的影响 |
5.3.1 单脉冲能量对沟槽形貌及尺寸的影响 |
5.3.2 振镜扫描速度对沟槽形貌和尺寸的影响 |
5.3.3 纳秒激光扫描次数对沟槽形貌和尺寸的影响 |
5.4 微结构化TC4 表面润湿铺展行为分析 |
5.4.1 微结构化表面促进润湿铺展可行性分析 |
5.4.2 微结构化TC4 表面润湿铺展行为 |
5.4.3 TC4 表面微结构对润湿铺展的促进效应 |
5.5 表面微结构化TC4/6061 真空摆动激光深熔钎焊接头强化 |
5.5.1 接头成形及熔焊区微观组织分析 |
5.5.2 TC4 表面功能结构对界面IMC层形貌及分布的影响 |
5.5.3 TC4/6061 接头力学性能分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(3)超大规模线列红外焦平面杜瓦封装关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 超大规模线列红外焦平面探测器的研究进展 |
1.2 超大规模线列红外焦平面杜瓦封装技术研究进展 |
1.2.1 超大规模线列红外焦平面探测器高精度拼接技术 |
1.2.2 超大规模线列红外焦平面杜瓦冷平台结构优化设计 |
1.2.3 超大规模线列红外焦平面杜瓦冷平台与制冷机热耦合技术 |
1.2.4 红外焦平面杜瓦组件的轻量化技术 |
1.3 本文的研究内容及意义 |
第二章 超大规模线列红外焦平面杜瓦冷平台结构设计 |
2.1 引言 |
2.2 超大规模线列红外焦平面杜瓦的设计指标及要求 |
2.2.1 超大规模线列红外焦平面杜瓦的设计指标 |
2.2.2 超大规模线列红外焦平面杜瓦的总体结构及设计要求 |
2.3 超大规模线列红外焦平面杜瓦冷平台结构设计 |
2.3.1 超大规模线列红外焦平面探测器拼接方案设计 |
2.3.2 基于多基板二次长线列拼接的超长冷平台结构设计 |
2.4 抗力学振动的低漏热支撑的结构优化设计 |
2.4.1 支撑设计相关理论 |
2.4.2 支撑分布对超长冷平台力学振动的影响 |
2.4.3 支撑材质对超长冷平台力学振动及支撑固体传导漏热的影响 |
2.4.4 支撑壁厚对超长冷平台力学振动及支撑固体传导漏热的影响 |
2.4.5 超长冷平台三点支撑结构的静力学仿真分析 |
2.4.6 超长冷平台多点支撑结构的设计与仿真分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 超大规模线列红外焦平面探测器低应力封装技术研究 |
3.1 引言 |
3.2 超大规模线列红外焦平面杜瓦探测器与基板耦合结构设计 |
3.2.1 线列双波段红外探测器与基板的耦合结构设计 |
3.2.2 探测器封装热应力及低温形变相关理论 |
3.3 探测器模块热仿真模型准确性验证 |
3.3.1 热仿真分析模型及载荷条件设置 |
3.3.2 热仿真分析模型验证结果 |
3.4 双波段红外探测器子模块的热仿真分析 |
3.4.1 热仿真分析模型简化及载荷条件 |
3.4.2 热仿真分析结果及讨论 |
3.5 双波段红外探测器与子基板耦合结构的封装热应力仿真分析 |
3.5.1 基板厚度对双波段探测器耦合结构的封装应力的影响 |
3.5.2 因瓦层对双波段探测器耦合结构的封装应力的影响 |
3.5.3 不同材质的子基板与双波段探测器耦合结构的封装应力分析 |
3.6 超大规模红外焦平面杜瓦冷平台的热仿真分析 |
3.6.1 热仿真分析模型及载荷设置 |
3.6.2 热仿真分析结果及讨论 |
3.7 本章小结 |
第四章 基于多基板的超长冷平台与单点冷源热耦合技术研究 |
4.1 引言 |
4.2 真空低温环境下超长冷平台与单点冷源耦合结构的热分析 |
4.3 制冷量高效传输结构的优化设计与分析 |
4.3.1 超长冷平台与制冷机之间多冷链间接耦合结构设计 |
4.3.2 超长冷平台与制冷机之间双冷链间接耦合结构设计 |
4.3.3 超长冷平台与制冷机之间三维柔性冷链直接耦合结构设计 |
4.3.4 三种冷量传输结构设计与仿真结果的比较分析 |
4.4 超长冷平台与三维柔性冷链耦合结构的仿真分析 |
4.4.1 超长冷平台与三维柔性冷链耦合后的热仿真分析 |
4.4.2 超长冷平台与三维柔性冷链耦合结构的动力学分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 超大规模线列红外焦平面杜瓦轻量化技术研究 |
5.1 引言 |
5.2 超大尺寸窗口座及底板结构优化设计 |
5.2.1 超大尺寸TC4窗口座与杜瓦底板的拓扑优化设计 |
5.2.2 超大尺寸TC4窗口座与杜瓦底板参数优化设计 |
5.2.3 基于多窗口的光窗组件环境适应性的仿真分析 |
5.3 基于多窗口的光窗组件焊接结构设计及制备 |
5.3.1 光窗组件的焊接结构设计 |
5.3.2 TC4与可伐试件的真空钎焊试验 |
5.3.3 TC4窗口座与可伐零件的真空钎焊试验 |
5.3.4 光窗组件的制备及性能测试 |
5.4 本章小结 |
第六章 超大规模线列红外焦平面杜瓦封装关键技术试验验证 |
6.1 引言 |
6.2 超大规模线列红外焦平面杜瓦热设计结果验证 |
6.2.1 超长冷平台的温度均匀性试验验证 |
6.2.2 超长冷平台低温平面度测试 |
6.2.3 超大规模线列红外焦平面探测器温度循环试验 |
6.3 超大规模线列红外焦平面杜瓦力学环境试验验证 |
6.3.1 力学环境试验 |
6.3.2 力学环境试验结果 |
6.4 超大规模线列红外焦平面杜瓦热学环境试验验证 |
6.4.1 热学环境试验 |
6.4.2 热学环境试验结果 |
6.5 超大规模线列红外焦平面杜瓦设计结果 |
6.6 本章小结 |
第七章 全文总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(4)TiAl基合金与镍基高温合金激光焊研究与数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 TiAl基合金同质材料研究进展 |
1.2.1 熔化焊 |
1.2.2 固相焊 |
1.2.3 钎焊 |
1.3 TiAl基合金与Ni基高温合金的连接进展 |
1.4 激光焊模拟过程 |
1.4.1 有限元热源模型的发展过程 |
1.4.2 激光焊接模拟研究现状 |
1.4.3 目前存在的问题 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 试验材料、方法及设备 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 母材 |
2.1.2 中间层材料 |
2.2 试验设备及方法 |
2.2.1 激光焊接设备 |
2.2.2 接头宏观、微观组织分析 |
2.2.3 接头力学性能 |
第3章 TiAl/Ni基高温合金激光焊接头的微观组织特点 |
3.1 TiAl/Ni基高温合金激光焊接头的宏观组织结构 |
3.2 TiAl/Ni基高温合金激光焊接头的微观组织 |
3.3 TiAl/Ni基高温合金激光焊接头力学性能 |
3.4 本章小结 |
第4章 中间层对TiAl/Ni基高温合金激光焊接头的影响 |
4.1 采用单一中间层的TiAl/Ni基高温合金激光焊 |
4.1.1 激光焊接头的宏/微观组织结构 |
4.1.2 激光焊接头的力学性能 |
4.1.2.1 接头显微硬度分布 |
4.1.2.2 接头拉伸性能 |
4.2 采用复合中间层的TiAl/Ni基高温合金激光焊 |
4.2.1 接头宏观组织 |
4.2.2 接头微观组织 |
4.2.3 激光焊接头的力学性能 |
4.3 本章小结 |
第5章 TiAl/Ni基高温合金激光焊接头的数值模拟 |
5.1 温度场有限元模型的建立 |
5.1.1 材料热物理性能参数 |
5.1.2 有限元模型绘制与网格划分 |
5.1.3 边界条件与加载 |
5.2 应力场有限元模型的建立 |
5.2.1 材料力学性能参数 |
5.2.2 热-应力耦合分析过程 |
5.2.3 边界条件与加载 |
5.3 不加中间层模拟结果与分析 |
5.3.1 不加中间层焊接温度场模拟结果分析 |
5.3.2 不加中间层焊接应力模拟结果分析 |
5.4 采用单一中间层模拟结果与分析 |
5.4.1 采用单一中间层焊接温度场模拟结果分析 |
5.4.2 采用单一中间层焊接应力场模拟结果分析 |
5.5 采用复合中间层模拟结果与分析 |
5.5.1 采用复合中间层焊接温度场模拟结果分析 |
5.5.2 采用复合中间层焊接应力模拟结果分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(5)多元平行流式冷凝器钎焊温度及翅片散热特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外钎焊研究现状 |
1.2.1 国内研究现状 |
1.2.2 国外研究现状 |
1.3 多元平行流式冷凝器简介 |
1.4 研究内容及技术路线 |
第二章 钎焊过程传热分析 |
2.1 可控气氛钎焊炉简介 |
2.2 钎焊的原理及特点 |
2.2.1 钎焊原理 |
2.2.2 钎焊特点 |
2.3 冷凝器钎焊工艺流程 |
2.4 温度场基本理论及传热方式 |
2.4.1 温度场基本理论 |
2.4.2 传热的基本方式 |
2.5 钎焊过程传热方式 |
2.5.1 钎焊过程中的热传导 |
2.5.2 钎焊过程中的热对流 |
2.5.3 钎焊过程中的热辐射 |
2.6 本章小结 |
第三章 冷凝器及集流管-扁管钎焊温度场模拟 |
3.1 冷凝器物理特性 |
3.2 有限元方法及ANSYS软件介绍 |
3.2.1 有限元方法 |
3.2.2 ANSYS软件在钎焊中的应用 |
3.3 冷凝器整体钎焊温度场模拟 |
3.3.1 冷凝器整体有限元模型 |
3.3.2 边界条件 |
3.3.3 模拟结果及分析 |
3.4 集流管-扁管钎焊温度场模拟 |
3.4.1 集流管-扁管有限元模型 |
3.4.2 边界条件 |
3.4.3 模拟结果及分析 |
3.4.4 整体与局部温度场比较 |
3.5 本章小结 |
第四章 扁管与翅片钎焊温度场模拟 |
4.1 有限元模型 |
4.1.1 边界条件 |
4.1.2 模拟结果分析 |
4.1.3 扁管-翅片横竖放出炉时刻温度场比较 |
4.1.4 整体与局部出炉时刻温度场比较 |
4.2 冷凝器钎焊摆放选择 |
4.3 本章小结 |
第五章 不同翅片角度下的多元平行流式冷凝器温度场分析 |
5.1 翅片角度原理图及有限元模型建立 |
5.2 对流换热方程 |
5.3 温度场模拟 |
5.3.1 模拟过程 |
5.3.2 模拟结果与分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士研究生期间所获科研成果 |
(6)Ti/Al异种合金MIG电弧熔钎焊参数优化及连接机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 钛/铝异质合金的焊接性分析 |
1.3 钛/铝异种金属焊接研究现状 |
1.3.1 激光焊 |
1.3.2 摩擦焊 |
1.3.3 扩散焊 |
1.3.4 钎焊 |
1.4 钛/铝异种金属熔钎焊 |
1.4.1 激光熔钎焊 |
1.4.2 电弧熔钎焊 |
1.5 课题主要研究内容 |
2 试验方法、材料和设备 |
2.1 焊接母材 |
2.2 填充焊丝材料 |
2.3 焊接设备及方法 |
2.3.1 焊接设备 |
2.3.2 试验方法 |
2.4 分析测试方法 |
2.4.1 微观组织分析 |
2.4.2 力学性能测试 |
3 Ti/Al MIG熔钎焊温度场与应力场数值计算 |
3.1 基本思想 |
3.2 温度场分析理论 |
3.2.1 温度场控制方程 |
3.2.2 初始和边界条件 |
3.2.3 热源模型 |
3.2.4 温度场有限元分析 |
3.3 焊接应力分析 |
3.3.1 焊接热弹塑性理论 |
3.3.2 焊接变形问题求解 |
3.4 有限元模型建立 |
3.4.1 有限元模型简化 |
3.4.2 模型建立与网格划分 |
3.4.3 材料性能参数 |
3.5 有限元模拟结果分析 |
3.5.1 热源校核 |
3.5.2 温度场分布特征 |
3.5.3 焊接热循环曲线 |
3.5.4 应力与变形 |
3.6 本章小节 |
4 熔钎焊工艺参数优化 |
4.1 焊接电流对焊接过程的影响 |
4.1.1 焊接温度场分析 |
4.1.2 焊接应力场分析 |
4.2 焊接速度对焊接过程的影响 |
4.2.1 焊接温度场分析 |
4.2.2 焊接应力场分析 |
4.3 加热位置对焊接过程的影响 |
4.3.1 焊接温度场分析 |
4.3.2 焊接应力场分析 |
4.4 焊接温度场演变分析 |
4.5 残余应力分析 |
4.5.1 应力演变过程 |
4.5.2 残余应力分布 |
4.6 本章小结 |
5 熔钎焊接头组织与性能分析 |
5.1 熔钎焊接头宏观形貌 |
5.2 铝合金侧焊缝显微组织特征 |
5.2.1 Al-Cu焊丝填充的熔焊接头 |
5.2.2 Al-Si焊丝填充的熔焊接头 |
5.2.3 Al-Mg焊丝填充的熔焊接头 |
5.3 钛合金侧显微组织特征 |
5.3.1 钎焊附近焊缝显微组织 |
5.3.2 不同填充焊丝对钎焊界面的影响 |
5.4 钛/铝钎焊界面元素分布及结合机理 |
5.5 接头力学性能 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表论文 |
(7)钛-钢异种金属MIG/TIG双面双弧焊接受焊行为及机制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 绪论 |
2.1 钛-钢异种金属焊接性 |
2.2 钛-钢异种金属连接研究现状 |
2.2.1 钎焊 |
2.2.2 压力焊 |
2.2.3 熔化焊 |
2.3 双面双弧焊接研究现状 |
2.3.1 双面双弧焊接技术 |
2.3.2 同种金属双面双弧焊接研究现状 |
2.3.3 异种金属双面双弧焊接研究现状 |
2.4 研究内容 |
2.5 创新点 |
3 试验材料与方法 |
3.1 试验材料 |
3.1.1 母材 |
3.1.2 填充材料 |
3.2 焊接系统 |
3.3 焊接方法 |
3.4 温度场数值模拟 |
3.5 测试与表征 |
3.5.1 显微组织分析 |
3.5.2 力学性能测试 |
4 钛-钢异种金属MIG/TIG双面双弧焊接连接模式 |
4.1 概述 |
4.2 MIG/TIG双面双弧焊接热特性 |
4.3 钛-钢异种金属MIG/TIG双面双弧焊接连接模式 |
4.4 本章小结 |
5 钛-钢异种金属MIG/TIG双面双弧焊接接头组织结构及形成机制 |
5.1 概述 |
5.2 钎焊模式典型接头组织结构 |
5.3 熔钎焊模式典型接头组织结构 |
5.3.1 熔(钛)-钎(钢)焊模式接头组织结构 |
5.3.2 熔(钢)-钎(钛)焊模式接头组织结构 |
5.3.3 钢侧界面熔焊偏析组织形成机制 |
5.4 熔焊模式典型接头组织结构 |
5.5 本章小结 |
6 钛-钢异种金属MIG/TIG双面双弧焊接接头力学性能 |
6.1 概述 |
6.2 接头力学性能主控因素 |
6.3 主控因素对接头拉伸性能的影响 |
6.3.1 MIG焊接电压对接头性能的影响 |
6.3.2 TIG焊接电流对接头性能的影响 |
6.3.3 TIG横向位置对接头性能的影响 |
6.3.4 焊接速度对接头性能的影响 |
6.4 接头断裂行为及机制 |
6.4.1 接头断裂模式 |
6.4.2 接头断裂行为 |
6.5 本章小结 |
7 基于GA-BP神经网络的钛-钢异种金属连接模式预测及工艺优化 |
7.1 概述 |
7.2 GA-BP神经网络的建立 |
7.2.1 GA-BP神经网络算法流程 |
7.2.2 BP神经网络结构确定 |
7.2.3 GA遗传算法权值和阈值优化 |
7.2.4 GA工艺参数优化 |
7.2.5 GA-BP神经网络试验设计 |
7.3 GA-BP神经网络的训练及验证 |
7.3.1 GA-BP神经网络参数设置 |
7.3.2 GA-BP神经网络训练 |
7.3.3 GA-BP神经网络验证 |
7.4 基于GA-BP神经网络的钛-钢异种金属连接模式工艺窗口预测 |
7.4.1 钛-钢异种金属连接模式工艺窗口的预测 |
7.4.2 焊接参数对钛-钢异种金属连接模式工艺窗口的影响 |
7.5 基于GA-BP神经网络的接头性能预测与工艺优化 |
7.5.1 参数交互作用对接头抗拉强度的影响 |
7.5.2 最优工艺参数 |
7.6 本章小结 |
8 结论 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(8)WC-10Co硬质合金与B318高强度钢电阻点焊行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 硬质合金及其连接 |
1.2.1 硬质合金的相结构 |
1.2.2 硬质合金的工业应用 |
1.2.3 硬质合金的连接技术 |
1.3 硬质合金/钢的连接研究 |
1.3.1 钎焊 |
1.3.2 扩散焊 |
1.3.3 TIG焊/MIG焊 |
1.3.4 激光焊 |
1.3.5 电子束焊 |
1.3.6 固态电容器放电烧结焊 |
1.3.7 复合热源焊 |
1.3.8 旋转摩擦焊和搅拌摩擦焊 |
1.4 硬质合金与钢电阻点焊的提出 |
1.5 研究意义和研究内容 |
第2章 实验工艺及研究方法 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料 |
2.3 电阻点焊 |
2.4 检测分析 |
2.4.1 熔池演变规律的观察 |
2.4.2 微观组织分析 |
2.4.3 力学性能检测 |
2.5 熔池温度变化 |
第3章 WC-10Co/B318电阻点焊熔池的演变规律 |
3.1 引言 |
3.2 焊接电流和焊接时间对点焊接头表面形貌的影响 |
3.3 焊接工艺对点焊接头熔池变化的影响 |
3.3.1 焊接电流 |
3.3.2 焊接时间 |
3.4 焊接工艺对点焊接头仿真温度场分布的影响 |
3.4.1 焊接电流 |
3.4.2 焊接时间 |
3.5 焊接工艺对点焊接头表面温度场分布的影响 |
3.5.1 焊接电流 |
3.5.2 焊接时间 |
3.6 本章小结 |
第4章 WC-10Co/B318电阻点焊接头的微观组织演变及力学性能 |
4.1 引言 |
4.2 接头焊缝微观组织与其演变 |
4.2.1 微观组织的形貌 |
4.2.2 微观组织的演变 |
4.3 接头的力学性能与断裂机制 |
4.3.1 剪切强度 |
4.3.2 显微硬度 |
4.3.3 断裂机制 |
4.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(9)TC2钛合金薄板连续/脉冲电子束焊接数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 空间焊接的研究现状 |
1.3 脉冲作用改善焊缝的研究现状 |
1.3.1 脉冲作用对接头气孔的影响 |
1.3.2 脉冲作用对接头组织的影响 |
1.3.3 脉冲作用对焊缝成形的影响 |
1.4 脉冲电子束的研究进展 |
1.5 数值模拟的研究现状 |
1.5.1 电子束焊接热源模型的研究现状 |
1.5.2 基于流场仿真的焊缝成形研究现状 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 试验材料、设备与方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 材料的成分与组织 |
2.1.2 材料的热物性参数 |
2.2 试验设备与试验过程 |
2.2.1 试验设备 |
2.2.2 试验过程 |
2.3 分析测试设备与方法 |
2.3.1 分析试样的制备 |
2.3.2 分析测试设备 |
2.4 数值分析方法 |
第3章 TC2钛合金薄板电子束焊接数值模型建立 |
3.1 TC2钛合金薄板电子束焊接熔池流动数值模型 |
3.1.1 电子束焊接物理过程分析 |
3.1.2 流场计算中的模型假设 |
3.1.3 流场计算中的控制方程 |
3.1.4 几何模型的建立和网格划分 |
3.1.5 初始条件 |
3.1.6 边界条件 |
3.1.7 电子束动态耦合热源模型的建立与校核 |
3.2 TC2钛合金薄板电子束焊接结构应力数值模型 |
3.2.1 几何模型和网格划分 |
3.2.2 初始条件和边界条件 |
3.2.3 电子束焊接热源的建立和校核 |
3.3 本章小结 |
第4章 TC2钛合金薄板连续和脉冲电子束焊缝成形 |
4.1 电子束焊接参数对焊缝成形的影响 |
4.1.1 脉冲频率对焊缝成形的影响 |
4.1.2 占空比对焊缝成形的影响 |
4.1.3 脉冲焊接参数对接头气孔的影响 |
4.2 电子束焊接熔池流动行为分析 |
4.2.1 连续电子束下匙孔行为分析 |
4.2.2 脉冲电子束下匙孔行为分析 |
4.3 不同焊接参数熔池流动行为 |
4.3.1 连续电子束焊接的熔池流动行为 |
4.3.2 脉冲电子束焊接的熔池流动行为 |
4.4 连续和脉冲电子束焊接流场计算的焊缝形貌 |
4.5 本章小结 |
第5章 TC2钛合金电子束焊接接头温度场和应力场 |
5.1 接头温度场分析 |
5.1.1 脉冲频率对接头温度场的影响 |
5.1.2 占空比对接头温度场的影响 |
5.2 接头残余应力分析 |
5.2.1 连续电子束焊接接头的残余应力 |
5.2.2 脉冲频率对接头残余应力的影响 |
5.2.3 占空比对接头残余应力的影响 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(10)AISI 304钢-铌激光焊接头组织及应力调控研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 不锈钢与铌焊接工艺研究现状 |
1.2.1 爆炸焊 |
1.2.2 熔钎焊 |
1.2.3 钎焊 |
1.3 异种材料焊接接头显微组织及调控方法研究现状 |
1.3.1 显微组织研究现状 |
1.3.2 组织调控方法研究现状 |
1.4 异种材料焊接接头应力及其调控方法研究现状 |
1.4.1 异种材料接头应力研究现状 |
1.4.2 异种材料接头应力调控研究现状 |
1.5 研究内容 |
第2章 试验材料、设备及方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验设备 |
2.3 试验过程 |
2.4 焊接接头的分析测试 |
2.4.1 接头显微组织分析 |
2.4.2 力学性能测试 |
2.5 有限元计算 |
第3章 焊接工艺参数对AISI304 钢-铌接头组织和性能影响 |
3.1 AISI304 钢-铌激光焊接性 |
3.1.1 AISI304 钢-铌激光焊表面成形 |
3.1.2 AISI304 钢-铌激光接头断口分析 |
3.2 激光偏束焊接工艺控制 |
3.2.1 AISI304 钢-铌偏束焊表面成形 |
3.2.2 AISI304 钢-铌偏束焊显微组织 |
3.2.3 AISI304 钢-铌偏束焊接头的力学性能 |
3.3 焊接工艺参数对AISI304 钢-铌激光焊接头组织及性能影响 |
3.3.1 焊接工艺参数对组织的影响 |
3.3.2 焊接工艺参数对接头强度的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 中间层对AISI304 钢-铌激光焊接接头组织调控 |
4.1 中间层的选择 |
4.2 不同中间层对接头显微组织和力学性能的影响 |
4.2.1 不同中间层的焊接性分析 |
4.2.2 Cu、Ag中间层的接头组织及力学性能 |
4.3 铜中间层厚度对接头显微组织和力学性能的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 预置Cu中间层的AISI 304 钢-铌激光焊组织调控 |
5.1 预置Cu中间层的焊接工艺方案设计 |
5.2 不同厚度的Cu中间层接头组织分析 |
5.2.1 1 mm厚Cu中间层接头组织特征 |
5.2.2 1.5mm厚Cu中间层接头组织分析 |
5.2.3 2mm厚Cu中间层接头组织分析 |
5.3 接头性能比较与分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 AISI304 钢-铌激光焊接接头应力调控 |
6.1 SYSWELD有限元模型建立 |
6.1.1 有限元基本理论 |
6.2 |
6.2.1 网格划分与边界条件 |
6.2.2 材料属性 |
6.2.3 热源模型 |
6.3 温度场分析及讨论 |
6.3.1 偏钢焊温度场特点 |
6.3.2 加入中间层后焊接温度场特点 |
6.3.3 热循环曲线试验验证 |
6.4 应力场分析及讨论 |
6.4.1 偏钢焊应力场分布 |
6.4.2 加入中间层后应力场分布 |
6.4.3 变形分析 |
6.4.4 残余应力验证 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
四、真空电子束钎焊温度场数值模拟(论文参考文献)
- [1]Ti2AlNb电子束焊接温度场和应力场研究[D]. 邢博. 西安石油大学, 2021(10)
- [2]基于温度场和表面微结构调控的TC4/6061异种合金激光深熔钎焊接头强化研究[D]. 陈曦. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]超大规模线列红外焦平面杜瓦封装关键技术研究[D]. 李俊. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [4]TiAl基合金与镍基高温合金激光焊研究与数值模拟[D]. 肖泽宇. 吉林大学, 2021(01)
- [5]多元平行流式冷凝器钎焊温度及翅片散热特性研究[D]. 冯攀. 昆明理工大学, 2021(01)
- [6]Ti/Al异种合金MIG电弧熔钎焊参数优化及连接机理研究[D]. 何锡鑫. 青岛科技大学, 2021(02)
- [7]钛-钢异种金属MIG/TIG双面双弧焊接受焊行为及机制研究[D]. 程志. 北京科技大学, 2021(02)
- [8]WC-10Co硬质合金与B318高强度钢电阻点焊行为研究[D]. 薛伟. 湖南大学, 2020(07)
- [9]TC2钛合金薄板连续/脉冲电子束焊接数值模拟研究[D]. 周吉发. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]AISI 304钢-铌激光焊接头组织及应力调控研究[D]. 施超. 江苏科技大学, 2020(02)