液态Sn声致填缝过程中声空化特征及空蚀机制研究

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1、硕士学位论文液态Sn声致填缝过程中声空化特征及空蚀机制研究CHARACTERISTICSANDMECHANISMOFTHEULTRASONICCAVITATIONWITHINTHEFILLINGUNDERULTRASONICOFLIQUIDSn张博哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG454学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工学硕士学位论文液态Sn声致填缝过程中声空化特征及空蚀机制研究硕士研究生：张博导师：许志武副教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩

2、日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG454U.D.C:621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCHARACTERISTICSANDMECHANISMOFTHEULTRASONICCAVITATIONWITHINTHEFILLINGUNDERULTRASONICOFLIQUIDSnCandidate:ZhangBoSupervisor:Asso.Prof.XuZhiwuAcademicDegreeAppliedfor

3、:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsProcessingEngineeringAffiliation:SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June，2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超声波辅助钎焊过程中，液态钎料在超声波作用下会产生空化效应，超声空化能够促进和改善母材与钎料的润湿结合。因此超声

4、空化效应直接影响着超声波钎焊的接头性能。本文研究了液体纯Sn在声致填缝过程中的声空化特征与分布，并通过流体模拟计算软件分析其原因；探究超声空蚀作用去膜机制，并分析了空蚀作用效果的影响因素。研究发现，声致填缝过程中的空化结构主要为大体积的稳态空化泡和小体积的瞬态空化泡。随着填缝过程的进行，钎缝中的空化结构由以大体积稳态空化泡为主逐渐变为以小体积的瞬态空化泡为主。同一母材表面填缝过程中的空化强弱受超声振幅和钎缝的尺寸大小影响，振幅越大，间隙越小，空化泡密度越大，分布越均匀，空化作用越强。通过流体模拟计算得到填缝过程中间隙内声

5、压幅值逐渐增大，因此随着填缝的进行稳态空化泡不断地崩溃形成更多小体积的瞬态空化泡，从而使钎缝中的空化结构发生改变。间隙内声压分布与母材表面振动分布保持一致，振幅大小和间隙尺寸影响着钎缝内部最大声压幅值，振幅越大，间隙越小，最大声压幅值越大，对应声空化作用越强。空蚀作用是通过空化泡崩溃产生的微射流和冲击波对母材不断的冲击作用，从而使母材表面产生疲劳破坏而导致的。空蚀作用效果与空化强弱直接相关，母材表面的疲劳强度也影响着空蚀作用效果。关键词：超声波钎焊；声致填缝；超声空化；声压幅值；超声空蚀-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论

6、文AbstractOntheprocessofultrasonicsoldering,thecavitationwouldbeoccurredintheliquidsolderunderultrasonic.Thebondingofthebasemetalandsolderwouldbepromotedandimprovedbytheultrasoniccavitation,soultrasoniccavitationdirectlyaffectsthejointsofultrasonicsoldering.Inthis

7、paper,thecharacteristicsanddistributionofthecavitationwithintheprocessofthesolderofpureSnfillingunderultrasonic,andanalyzingthereasonofitthroughthefluidsimulationsoftware;explorethemechanismoftheremovalofoxidefilmbyultrasoniccavitationandanalyzestheinfluencingfac

8、torsofit.Thestudyfoundthatthestructureofthecavitationwithinthefillingunderultrasonicmaintransientcavitationbubbleandsteadybubbles.Asthefillingprocess,thecavita