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《tic，n45号钢钎焊连接及接头残余应力的数值分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要Ti(C,N)基金属陶瓷与钢在力学性能、物理性能及化学性能方面存在较大的差异。对于两者的钎焊，极易在靠近钎缝的Ti(C,N)一侧形成高应力梯度，即接头残余应力水平存在较大的不均匀性，造成接头在低工作应力下发生破坏。因此，研究Ti(C,N)基金属陶瓷与45号钢的钎焊性，探讨制约接头强度的影响因素得出最佳工艺参数和缓冲层材料，对于指导工程应用将具有一定的意义。在真空钎焊炉中，采用不同的钎焊温度、保温时间和钎焊压力对Ti(C,N)基金属陶瓷与45号钢进行钎焊试验。利用扫描电镜、电子探针等对接头界面组织进行观察分析，并通过三点弯曲试验测量钎焊接头强度，得出不同钎焊工艺对Ti(C,N
2、)/45号钢接头强度的影响，通过比较得出其最佳参数。为了研究不同缓冲层材料对Ti(C,N)/45号钢钎焊接头强度的影响，在880℃钎焊温度，53231Pa的钎焊压力下，采用Cu箔、Ni箔、Ti箔、Mo箔及梯度过渡层FGM为中间层材料，对Ti(C,N)基金属陶瓷与45号钢钎焊连接。试验结果表明，与不加中间层的钎焊接头进行比较，这五种缓冲层在有效降低接头残余应力，提高接头强度方面都具有较大的作用，其中FGM及Ni箔的缓冲效果最为显著，Ti次之，这与Ni、Ti箔溶解后形成的钎缝及界面组织有关；屈服强度低、弹性模量小的Cu箔做为缓冲层材料时，其接头强度反而比Ni、Ti箔低，这是由于Cu
3、箔在钎焊过程中随着保温时间的延长大量溶解而未起到缓冲效果造成的。因此，选用中间层材料不仅应满足其物理、力学性能与基体材料的良好匹配性，同时还应考虑其在焊接过程中溶解行为对钎缝强度及界面强度的影响；Mo箔做缓冲层时接头强度最低，其一是由于接头残余内力不能在焊后通过中间层的蠕变和屈服得到松弛，其二，Ag-Cu钎料对Mo箔的润湿性不好，造成三点弯曲试验时断裂位置多为在连接界面处。Ti(C,N)/45号钢接头中残余应力分布复杂、梯度大，难以实现准确测量，因而研究者转向了解析方法和有限元方法进行分析计算，并以计算结果作为缓解措施依据。有限元数值分析可以计算出接头上每一个点的残余应力，且该
4、方法比较方便，特别对于一些价格昂贵、加工工艺困难的材料，采用有限元计算方法可以起到事半功倍的效果。本文根据实际钎焊条件，采用有限元分析软件ANSYS模拟计算了Ti(C,N)/45号钢钎焊接头残余应力的大小及分布情况，并计算出不同钎焊温度、钎焊压力对焊缝处轴向残余应力的影响。结果表明，在冷却过程中，最大轴向残余应力均主要集中在Ti(C,N)侧靠近钎缝的外表面，且钎焊温度为880℃、钎焊压力为5MPa钎焊接头残余应力峰值最小。本文还对Cu、Ni、Ti、Mo、FGM不同缓冲层材料对Ti(C,N)/45号钢I接头残余应力的缓冲效果进行数值分析，计算结果表明：Cu、Ni、Ti、Mo、FG
5、M均能从一定程度上缓解接头内的残余应力，通过对比得出不同物理、力学性能的缓冲层材料对钎焊接头强度的影响规律。此外，不同缓冲层均有一提高接头强度的最佳厚度，模拟所得结果与实验数据、实际情况基本吻合。关键词：Ti(C,N)基金属陶瓷，45号钢，钎焊，界面组织，弯曲强度，残余应力。II摘要摘要Ti(C,N)基金属陶瓷与钢在力学性能、物理性能及化学性能方面存在较大的差异。对于两者的钎焊，极易在靠近钎缝的Ti(C,N)一侧形成高应力梯度，即接头残余应力水平存在较大的不均匀性，造成接头在低工作应力下发生破坏。因此，研究Ti(C,N)基金属陶瓷与45号钢的钎焊性，探讨制约接头强度的影响因素得
6、出最佳工艺参数和缓冲层材料，对于指导工程应用将具有一定的意义。在真空钎焊炉中，采用不同的钎焊温度、保温时间、钎焊压力及缓冲层材料对Ti(C,N)基金属陶瓷与45号钢进行钎焊试验。利用扫描电镜、电子探针等对接头界面组织进行分析，并通过三点弯曲试验测量钎焊接头强度。根据实际钎焊条件，采用有限元数值模拟方法研究了Ti(C,N)/45号钢钎焊接头残余应力的大小及分布情况，并模拟计算了不同钎焊温度、钎焊压力对焊缝处轴向残余应力的影响。结果表明，在冷却过程中，最大轴向残余应力均主要集中在Ti(C,N)侧靠近钎缝的外表面，且钎焊温度为880℃、钎焊压力为5MPa钎焊接头残余应力峰值最小。本文
7、还模拟分析了不同缓冲层材料对Ti(C,N)/45号钢接头残余应力的缓冲效果，计算结果表明：Cu、Ni、Ti、Mo、FGM均能从一定程度上缓解接头内的残余应力，通过对比得出不同物理、力学性能的缓冲层材料对钎焊接头强度的影响规律。此外，各缓冲材料均有一提高接头强度的最佳厚度，模拟所得结果与实验数据、实际情况基本吻合。关键词：Ti(C,N)基金属陶瓷，45号钢，钎焊，界面组织，弯曲强度，残余应力。IAbstractAbstractTi(C,N)basedcermetsandsteelhavemuc
