钛合金蜂窝壁板制造技术研究

摘要

蜂窝板结构由于具备高比强度、优越的隔热性、耐腐蚀性等优点，在航空航天领域得到了广泛应用。典型的三层蜂窝板结构是由上下两层面板和中间厚而轻的蜂窝芯组成，面板是主要的承载单元，同时蜂窝芯体在受到剪切载荷时提供了足够的抗弯能力，使得蜂窝板结构除了热防护之外也逐渐成为承力构件。目前在航空航天领域，有两种常用的金属蜂窝板，一种是通过胶接将面板与芯体连接在一起的铝质蜂窝板，另外一种是钎焊钛合金蜂窝板。随着蜂窝板使用温度不断提高以及对承载能力的进一步要求，钎焊钛蜂窝性能优势越来越明显，使用范围必将越来越宽泛。
　　本文以TC1为蜂窝芯材料，TC4为面板材料，Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni非晶箔带为钎料，对钛合金蜂窝板制造技术进行研究。首先根据蜂窝芯的成形原理设计出齿轮辊压成形装置和校形模具，对TC1钛合金箔材进行成形试验，再将成形得到的瓦楞板通过点焊工艺连接成蜂窝芯，研究点焊工艺参数的影响；其次，采用真空钎焊技术将蜂窝芯和面板连接在一起，制备出钛合金蜂窝板，分析钎焊工艺参数对焊接质量的影响；最后，对钛合金蜂窝板进行平面压缩和三点弯曲试验，研究蜂窝板的平面压缩强度和弯曲强度。
　　研究表明，采用点焊工艺制备TC1蜂窝芯的合理点焊工艺参数为：电极压力150N，焊接电流530A，焊接时间0.005s，对此工艺参数下的焊点进行剪切试验，得到剪切强度为164MPa；对于面板材料为TC4，蜂窝芯材料为TC1的钛合金蜂窝板，其尺寸参数为：蜂窝芯高度15mm，壁厚0.05mm，面板厚度0.8mm，蜂窝板的最佳的钎焊工艺参数为：钎焊温度935℃，保温时间10min。在此参数下得到钛合金蜂窝板试件的平面压缩强度为1.93MPa，三点弯曲得到的弯曲强度为27.26MPa；观测钎焊接头的金相组织表明：面板和芯体的连接界面组织细小且分布均匀，界面实现了冶金连接。

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注释表

第一章 绪论

1.1课题背景

1.2蜂窝板的研究进展

1.3钛合金的研究、发展及应用

1.4本文主要研究内容

第二章 钛合金蜂窝芯体的制备方法

2.1引言

2.2基材选取

2.3蜂窝芯成形装置设计

2.4蜂窝芯成形试验

2.5蜂窝芯的平面加工

2.6本章小结

第三章 钛合金蜂窝板真空钎焊工艺研究

3.1引言

3.2基材的选择

3.3钎料选择的分析

3.4蜂窝板的钎焊工艺参数研究

3.5蜂窝板真空钎焊试验

3.6本章小结

第四章 钛合金蜂窝板的平面压缩和三点弯曲试验

4.1引言

4.2蜂窝板的平面压缩试验研究与结果分析

4.3蜂窝板的三点弯曲试验研究与结果分析

4.4本章小结

第五章 总结和展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

在学位期间的研究成果及发表的学术论文