文档介绍：哈尔滨工业大学
博士学位论文
姓名:张秉刚
申请学位级别:博士
专业:材料加工工程
指导教师:吴林
20050101
摘要行了异种材料电子束焊接工艺研究。采用常规电子束对中焊接方法对./对接接头进行了电子束焊接性试验,研究了焊接参数对./对接焊缝表面成形、接头组织结构及力学性能的影响。结果表明,无论焊接参数如何变化,电子束对中焊接接头组织结构均可分为典型的三个区:组织形貌相近,为以瓼为主内有一定量不均匀离散分布的量离散分布的瓼颗粒的焊缝中部组织区。分析表明对中焊接接头强度很低,接头组织和成分的宏观分布不均是导致其接头性能不高的主因。的熔接接头形式,提出了电子束非对中偏束熔接工艺。通过对电子束偏柬熔接工艺方法所获得的偏钢焊接接头和偏铜焊接接头的组织结构及性能研究表力学性能对偏钢量的变化敏感,随电子束偏钢量的增大铜合金的熔合比急剧下降,铬青铜母材参与熔接状况不断恶化。接头强度低于电子束对中焊时的接头强度。采用电子束偏铜焊接,当偏铜量在某一数值范围内,形成了具有熔合过渡层和钎合面复合晃面结构的自熔钎焊接头。该接头的最高强度可达的电子束自熔钎焊方法,指出一侧母材作为钎料熔化和复合结构的熔钎界面是自熔钎焊方法的最大特点,并分析了异种材料自熔钎接的形成条件。本文研究了电子束自熔钎焊接头的形成机理。在电子束偏束熔接接头组织结构研究的基础上,根据与主要组元的物化性能及结晶反应特点,结合—相图及焊接冶金基础理论对偏铜电子束焊接接头形头演变模型。模型表明。.缱邮匀矍ズ附油沸成的动态过程就是电子束混合熔接接头向电子束自熔钎焊接头的转变过程,熔合过渡层的存在在一定程度上起到钎缝与钢基体之间的组织和性能缓和作用。通过对熔合过渡层模型的建立和分析,研究了偏铜量与熔钎接头中熔体量、熔入量和接头强度三者之间的相互关系。研究发现,电子束偏铜焊接正本文针对铬青铜胨嗖恍飧“宥越蛹相的焊缝顶部组织区和底部组织区;呈支晶态,为以V髂谟猩为改善接头两侧异种材料的传热和熔化不均,控制接头组织,寻求适宜明,偏钢焊时接头组织主要为啵橹旯鄄痪溆兴纳疲ń油。已可满足实际应用要求。由此,本文提出了有别于传统熔焊一钎焊成的动态过程进行了分析,
实现高强连接的目的。本文从热力学角度给出了熔钎接合的能量判据。通过指出提高自熔钎焊接头力学性能有三种强化效应,即固溶强化作用、第二相强化作用、熔钎界面复合结构强化作用。其中,熔钎界面复合结构的存在不仅保证了连接界面处的良好接合能力,避免接头在其连接界面处拉伸开裂,从理论分析角度,对异种材料电子束输入能量控制进行了探索性研究。提出了四种基本的电子束能量控制途径:脉冲能量控制、多焦点多束控制、扫描能量控制及偏束能量控制。认为偏束控制操作简单易行,对熔钎界面的热控制作用效果好,不失为一种异种材料电子束自熔钎焊接的有效能量控制方法哟妊Ы嵌忍岢隽巳矍ソ缑娓浇刃У既认凳母拍睢7治鋈衔H钎界面附近等效导热系数且熘植牧系缱邮芰靠刂频哪谠诒碚髁浚程度,影响接头连接形式的交化。并决定形成熔钎接头的连接效果。为了表征电子束焊接参数、偏移量及异种金属热物理性能之间相互联系,将熔钎界面附近等效导热系数引入快速移动电子柬传热数学模型,推导出了电子柬自熔钎焊接偏柬能量控制方程。关键词异种材料;电子柬;自熔钎焊接;能量控制:是通过控制熔合过渡层的熔体量和熔入量。从而达到控制熔钎接头组织成分对铜基钎缝与钢基体钎接条件的计算分析指出,钎缝与钢基体的实际物理接触程度及钢基体对接表面浓度是影响钎接强度的内在因素;进一步分析同时也保证了钎缝的宏观组织均匀,对自熔钎焊接头起到了整体强化作用。电子束偏束时通过等效导热系数的变化来控制热源对连接界面附近的热作用哈尔滨工业大学工学博士学位论文
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第滦髀课题背景和意义种材料的有效组合可同时满足推力室的冷却及高强要求,从而涉及到铜一钢新一代液体火箭将用于发射未来的军用卫星,可为战时天基信息网卫星必然需要再生冷却的空间发动机提供动力。新一代发动机追求高性能,必然伴随着推力宣工作压力和温度的较大提高,从而使高压高温推力室的高强冷却成为发动机研制首先要解决的问题。因此,目前新一代航天发动机中大量采用新材料及异种材料的连接结构,以充分发挥材料各自的性能优势或结构的特殊用途,从而保证发动机的整体性能。铜合金作为冷却材料具有其它材料无可比拟的优越性。而铜合金与钢两异种材料的焊接问题。由于铜钢两种材料在化学及热物理性能等方面的显著差异,特别是其它合金组元的加入,使其焊