SiCp/ZL101A非真空振动液相扩散连接下氧化膜去除工艺及机理研究

摘要

本文以SiCp/ZL101A铝基复合材料为研究对象，研究了非真空振动液相扩散连接条件下，振动过程中液态金属层的动态平衡保持条件及氧化膜的去除行为。分析了接头的界面特征及微观组织结构，利用半固态合金流变性能理论，摸索振动过程中焊料流动性变化规律及固相晶粒变化行为，初步探讨焊料失衡的原因及氧化膜去除的物理过程。
　　研究界定了动态平衡与失衡的界限，通过试验测出了不同工艺参数条件下焊料动态平衡保持最大时间，研究了动态平衡保持最大时间随温度、焊料填充系数、振幅、频率的变化规律。
　　利用半固态理论研究焊料微观组织变化规律。随着温度的升高，焊料相应的固相晶粒所占比例降低，晶粒体积减小且趋于圆整化，所以焊料粘度降低，抗变形能力降低，流动性变好；随着时间的增加，液态焊料固相分数逐渐减少，固相晶粒逐渐减小并圆整化，直至最后变成残留的微小晶粒；且振动过程中，边缘处的固相分数小于中心处，导致边缘流动性好于中心。
　　研究振幅、频率、时间对氧化膜去除的影响。其他工艺参数相同条件下，在焊料填充系数为0.85，当振幅为700μm时界面存在的氧化皮相对较少；随着振动频率的增加，界面处存在的氧化皮减少；随着振动时间的延长，界面处存在的氧化皮减少。在试验的基础上，利用半固态理论初步建立了氧化膜去除的物理模型。

目录

SiCp/ZL101A 非真空振动液相扩散连接下氧化膜去除工艺及机理研究

STUDY ON TECHNOLOGY ANDMECHANISM OF REMOVING OXIDEFILM DURING VACUUM-FREEVIBRATION LIQUID PHASE DIFFUSIONBONDING OF SiCp/ZL101A COMPOSITES

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 铝基复合材料连接技术的现状

1.2.1 钎焊

1.2.2 扩散焊

1.3 振动焊接的研究

1.4 本文的研究意义及主要内容

第2章 试验材料与试验方法

2.1 试验材料制备

2.1.1 母材材料

2.1.2 中间层材料

2.2 试验方法及设备

2.2.1 试件的准备

2.2.2 焊接方法

2.2.3 焊接设备及夹具

2.2.4 工艺过程

2.3 工艺参数定义

2.4 性能测试和显微分析

2.4.1 差热分析

2.4.2 接头拉伸性能测试

2.4.3 金相组织观察

2.4.4 SEM 组织观察

第3章 振动过程中液态金属层的动态平衡

3.1 动态平衡与失衡的界定

3.2 液态金属层保持动态平衡的规律

3.2.1 温度对平衡保持的影响

3.2.2 焊料填充系数对平衡保持的影响

3.2.3 振幅对平衡保持的影响

3.2.4 频率对平衡保持的影响

3.3 振动条件下焊料流变性探讨

3.3.1 半固态合金微观组织特征的表征方法

3.3.2 半固态合金固液相确定及测量方法

3.3.3 不同温度下焊料微观组织特点的研究

3.3.4 振动过程焊料微观组织的变化

3.4 本章小结

第4章 振动作用下母材表面氧化皮变化行为

4.1 母材的表面结构及氧化膜特性

4.1.1 母材表面结构与状态

4.1.2 氧化膜特性

4.2 氧化膜去除工艺参数范围的选择与确定

4.2.1 焊料填充系数及振幅的选择

4.2.2 振动频率的选择

4.3 振动对氧化膜去除的影响

4.3.1 振幅对氧化膜去除效果的影响

4.3.2 振动频率对氧化膜去除的影响

4.3.3 振动时间对氧化膜去除效果的影响

4.3.4 拉伸试验结果及分析

4.4 氧化膜破碎行为初步探讨

4.4.1 试验设计

4.4.2 氧化膜破碎过程

4.4.3 氧化膜破碎物理模型的初步建立

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢

封皮

Zhao Ting