論文開題報(bào)告：鋁基復(fù)合材料激光釬焊焊縫性能研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
學(xué)院：　機(jī)電學(xué)院 專業(yè)班級：　機(jī)械工程及自動化

課題名稱 鋁基復(fù)合材料激光釬焊焊縫性能研究

1、本課題的研究目的和意義：
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對材料的性能提出了更高的要求，既希望它們具有良好的綜合性能,又期望它們能夠在極端環(huán)境條件下服役。在單一材料不能滿足這些性能的情況下，復(fù)合材料的出現(xiàn)為我們打開了一扇嶄新的大門。應(yīng)航空航天飛行器結(jié)構(gòu)高輕量化的設(shè)計(jì)要求，迫切需要一種集低膨脹、高導(dǎo)熱、輕質(zhì)三大特性于一身的新型電子封裝結(jié)構(gòu)材料。而高體積分?jǐn)?shù)碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料正是這種理想的替代材料，因?yàn)樗粌H比重只有可伐合金的1/3，膨脹系數(shù)與封裝芯片的陶瓷基體相接近，而且導(dǎo)熱性是可伐合金的10倍。因此，在航空航天與電子行業(yè)，用高體積分?jǐn)?shù)碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料代替可伐合金和W/Cu、Mo/Cu等傳統(tǒng)的封裝材料已是大勢所
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量SiC顆粒存在，且分布不均勻，使釬縫的強(qiáng)度降低；釬料中的Mg元素能進(jìn)一步消除氣氛中殘存的氧和水，Mg富集于鋁液表面，使表面張力大大降低，明顯改善釬料對SiCp/2024Al復(fù)合材料的潤濕性。
張洋等人采用了Zn-Al釬料對SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)為55%的SiCp/Al356復(fù)合材料在大氣條件無釬劑作用下進(jìn)行了超聲波輔助釬焊。結(jié)果表明：當(dāng)超聲波作用時(shí)間增加到5s時(shí)，焊接接頭區(qū)域的氧化膜完全消失，有一些鋁枝晶從母材向Zn-Al合金中生長，使Zn-Al合金能夠完全潤濕復(fù)合材料基體合金，形成良好的冶金結(jié)合。并且隨著超聲振動時(shí)間的延長，液態(tài)Zn-Al合金能夠逐漸潤濕復(fù)合材料表面裸露的SiC增強(qiáng)相顆粒。
郭紹慶等人采用非增強(qiáng)的中間夾層對SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行了電子束焊接試驗(yàn)。結(jié)果表明：ZL101APSiCp(20%)復(fù)合材料在不加填充材料電子束焊接時(shí)，鋁合金基體蒸發(fā)嚴(yán)重，焊縫區(qū)中主要剩下SiC骨架。這是由于電子束沖擊嚴(yán)重，熔化的焊縫金屬被排斥到焊縫兩側(cè)，熔融金屬中因含有未熔化的SiC顆粒而導(dǎo)致黏度增加，流動性變差，不能及時(shí)回填到焊縫中，因此焊縫成形較困難，試件從頭至尾形成刻槽。
激光技術(shù)是上世紀(jì)60年代興起的一門高新技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。激光以其高能束和加熱的精確可控性，已在焊接領(lǐng)域得到了有效的應(yīng)用。目前已經(jīng)有人對一般材料激光釬焊焊接性及焊接接頭展開了一系列初步研究。眾所周知，釬料在接頭處的潤濕鋪展行為很大程度上是由溫度在時(shí)間和空間上的分布決定的，以激光為熱源的釬焊工藝的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)是激光能量輸入的精確可控性。利用激光束來獲得接頭的所需溫度場梯度，以獲得釬料對母材的潤濕性。
3、本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
研究內(nèi)容：
（1）激光工藝參數(shù)對高體積分?jǐn)?shù)碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料激光釬焊焊接焊縫形成的影響；
（2）高體積分?jǐn)?shù)碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料激光釬焊焊接夾具的設(shè)計(jì)；
（3）所用釬料對該復(fù)合材料的潤濕鋪展性實(shí)驗(yàn)的研究，確定最佳的焊接釬料；
（4）激光釬焊接頭的金相組織觀測研究。
成果形式
（1）提供優(yōu)質(zhì)的激光釬焊接頭若干；
（2）得到合適的焊接釬料和優(yōu)化的激光釬焊的工藝參數(shù)；
（3）相關(guān)論文。
4、擬解決的關(guān)鍵問題：
（1）解決高體積分?jǐn)?shù)碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接技術(shù)難題，探討將激光技術(shù)用于復(fù)合材料釬焊焊接的新思路；
（2）在工藝上摸索出高體積分?jǐn)?shù)碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料激光釬接最佳的工藝措施和參數(shù)。
5、研究思路、方法和步驟：
思路：采用激光焊接的方法來進(jìn)行加工，在用不同的釬料、不同的工藝參數(shù)情況下進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)，觀察所焊接成品的金相組織。確定最佳焊接所需釬料和工藝參數(shù)。
方法：控制變量法，采用不同的參數(shù)進(jìn)行鋁基復(fù)合材料激光焊接的研究。
步驟：焊接接頭形式設(shè)計(jì)——確定激光焊焊接方式——設(shè)計(jì)焊接夾具——擬定釬料和焊接工藝參數(shù)——
焊接實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)分析——匯總實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論。
6、本課題的進(jìn)度安排：
第一周 — 第四周：查閱文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)鋁基復(fù)合材料、激光技術(shù)、釬焊技術(shù)的理論知識；
第五周 — 第六周：設(shè)計(jì)焊接接頭形式和所需焊接夾具；
第七周 — 第八周： 以激光作為熱源進(jìn)行釬接，研究釬料的作用和機(jī)理,確定釬料成分及釬料施加方式；
第九周 — 第十三周：實(shí)驗(yàn)并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，確定最佳激光 ……（未完，全文共3606字，當(dāng)前僅顯示1821字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報(bào)告：鋁基復(fù)合材料激光釬焊焊縫性能研究》）