陶瓷-金属钎焊接头残余应力的数值分析

摘要

采用热弹塑性有限元方法,在考虑了材料性能参数随温度变化和界面反应层的情况下,计算了陶瓷/金属钎焊接头残余应力的大小和分布.通过计算发现:陶瓷/金属接头在冷却过程中产生的径向应力和剪应力对接头的影响较小,而在陶瓷表面的边缘接近焊缝的位置产生了最大的轴向拉应力,它影响接头的载荷承受能力,并且由于40Cr的屈服强度比45钢的高,计算出的Si3N4/40Cr接头的应力峰值比Si3N4/45钢的高.陶瓷/钎料和陶瓷/金属的界面反应层虽然薄,但它也是影响陶瓷/金属接头残余应力大小和分布的一个重要因素.另外,选择合适的钎料层、中间层和钎焊压力都可以有效地减小残余应力的峰值.