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超声辅助Zn-3Al钎料钎焊Zr基非晶接头力学性能及失效机理研究开题报告

 2021-02-22 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1960年,w.klement (jr.), willens 和duwez等人[1]通过急速冷却(冷速106k/s)制得au75si25非晶态合金,这是最早被报道的非晶态合金。非晶合金材料具有良好的物理化学性能,由于其没有晶体结构和位错缺陷,强度远高于普通晶态金属材料。其中,zr基非晶合金具有很强的玻璃形成能力和较宽的过冷液相区,能够较容易地制备出尺寸较大的块体非晶合金(bmgs)[2]。同时,zr基非晶合金具有一系列优异的力学性能,是目前研究得最多的非晶合金系之一[3]。但是用zr基生产的产品,往往需要承受较高的工作载荷及复杂的应力应变。j.li等人发现在受力较大的金属玻璃(mg),根据其断裂韧性,失效模式可由剪切破坏为主(强硬的mgs)或开裂(脆性mgs)。剪切破坏被认为是金属玻璃在室温下塑性变形的主要机制。在断裂过程中,裂纹的形成和扩展因其产生裂纹尖端的非线性应变场[4-5]。因此,提高zr基非晶接头的力学性能是提高zr基非晶合金产品可靠性的关键。

目前国内外用于非晶合金连接的方法主要有熔化焊、固相焊及扩散焊等。不同类型的连接技术所制备得到接头的断裂方式也有所差别。zahrajamili-shirvan等人[6]研究发现,随着搅拌摩擦焊搅拌速度的增加,tizr基非晶接头由解理断裂转变为脆性断裂,接头强度降低。g.wang等人[7]研究发现,随着激光焊接焊接速度的降低,tizr基非晶接头中开始出现晶体相,接头断面形貌由均匀的脉状形貌转变为层状形貌,层的边缘即为晶体相与非晶母材之间的边界,接头强度也随之降低。wenchen等人[8]研究发现,zr基非晶接头的抗拉强度随着热压焊应变率的增加呈线性增加趋势。接头断面的脉状变形区域随着应变率的增加而近线性增加。

超声波辅助钎焊工艺是一种可在大气环境中进行的无钎剂钎焊工艺,超声波辅助液态钎焊(焊接)已被广泛研究在铝合金及其复合材料的连接[9]。超声波在液态钎料中传播时,会产生“声空化”作用和“声涡流”效应,可以破碎固体表面的氧化膜,辅助液态金属润湿于固态表面,并加快界面物质的传输速率。超声波辅助钎焊焊后无需清理钎剂,既降低了使用钎剂及清洗钎剂的成本,又避免了加热过程中钎剂产生的有毒蒸汽对操作人员的危害,还可提高钎焊接头的抗腐蚀性能[10-11]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1.文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势;

2.独立完成实验设计方案的制定,采用显微硬度仪测试采用超声辅助钎焊工艺及zn-3al钎料连接的zr基非晶接头的硬度,并用剪切试验机测试钎焊接头的剪切强度;

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,采用显微硬度仪测试zr基非晶/zn-3al钎焊接头的硬度,并用剪切试验机测试钎焊接头的剪切强度。

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4. 参考文献(12篇以上)


[1]w. klement, r. h. willens and p. duwez. non-crystalline structure insolidified gold-silicon alloys. nature, 1960, 187: 869-870.

[2]张玲, 詹肇麟, 李莉. zr基非晶合金力学性能的研究进展[j]. 材料热处理技术, 2008,37(16): 103-107

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