论文开题报告：铝基复合材料激光钎焊焊缝性能研究

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　机电学院 专业班级：　机械工程及自动化

课题名称 铝基复合材料激光钎焊焊缝性能研究

1、本课题的研究目的和意义：
现代科学技术的发展，对材料的性能提出了更高的要求，既希望它们具有良好的综合性能,又期望它们能够在极端环境条件下服役。在单一材料不能满足这些性能的情况下，复合材料的出现为我们打开了一扇崭新的大门。应航空航天飞行器结构高轻量化的设计要求，迫切需要一种集低膨胀、高导热、轻质三大特性于一身的新型电子封装结构材料。而高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料正是这种理想的替代材料，因为它不仅比重只有可伐合金的1/3，膨胀系数与封装芯片的陶瓷基体相接近，而且导热性是可伐合金的10倍。因此，在航空航天与电子行业，用高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料代替可伐合金和W/Cu、Mo/Cu等传统的封装材料已是大势所
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量SiC颗粒存在，且分布不均匀，使钎缝的强度降低；钎料中的Mg元素能进一步消除气氛中残存的氧和水，Mg富集于铝液表面，使表面张力大大降低，明显改善钎料对SiCp/2024Al复合材料的润湿性。
张洋等人采用了Zn-Al钎料对SiC颗粒体积分数为55%的SiCp/Al356复合材料在大气条件无钎剂作用下进行了超声波辅助钎焊。结果表明：当超声波作用时间增加到5s时，焊接接头区域的氧化膜完全消失，有一些铝枝晶从母材向Zn-Al合金中生长，使Zn-Al合金能够完全润湿复合材料基体合金，形成良好的冶金结合。并且随着超声振动时间的延长，液态Zn-Al合金能够逐渐润湿复合材料表面裸露的SiC增强相颗粒。
郭绍庆等人采用非增强的中间夹层对SiC颗粒增强铝基复合材料进行了电子束焊接试验。结果表明：ZL101APSiCp(20%)复合材料在不加填充材料电子束焊接时，铝合金基体蒸发严重，焊缝区中主要剩下SiC骨架。这是由于电子束冲击严重，熔化的焊缝金属被排斥到焊缝两侧，熔融金属中因含有未熔化的SiC颗粒而导致黏度增加，流动性变差，不能及时回填到焊缝中，因此焊缝成形较困难，试件从头至尾形成刻槽。
激光技术是上世纪60年代兴起的一门高新技术，现已广泛应用于各个领域。激光以其高能束和加热的精确可控性，已在焊接领域得到了有效的应用。目前已经有人对一般材料激光钎焊焊接性及焊接接头展开了一系列初步研究。众所周知，钎料在接头处的润湿铺展行为很大程度上是由温度在时间和空间上的分布决定的，以激光为热源的钎焊工艺的一个最大优点是激光能量输入的精确可控性。利用激光束来获得接头的所需温度场梯度，以获得钎料对母材的润湿性。
3、本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
研究内容：
（1）激光工艺参数对高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料激光钎焊焊接焊缝形成的影响；
（2）高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料激光钎焊焊接夹具的设计；
（3）所用钎料对该复合材料的润湿铺展性实验的研究，确定最佳的焊接钎料；
（4）激光钎焊接头的金相组织观测研究。
成果形式
（1）提供优质的激光钎焊接头若干；
（2）得到合适的焊接钎料和优化的激光钎焊的工艺参数；
（3）相关论文。
4、拟解决的关键问题：
（1）解决高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的焊接技术难题，探讨将激光技术用于复合材料钎焊焊接的新思路；
（2）在工艺上摸索出高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料激光钎接最佳的工艺措施和参数。
5、研究思路、方法和步骤：
思路：采用激光焊接的方法来进行加工，在用不同的钎料、不同的工艺参数情况下进行焊接实验，观察所焊接成品的金相组织。确定最佳焊接所需钎料和工艺参数。
方法：控制变量法，采用不同的参数进行铝基复合材料激光焊接的研究。
步骤：焊接接头形式设计——确定激光焊焊接方式——设计焊接夹具——拟定钎料和焊接工艺参数——
焊接实验——实验分析——汇总实验结果得出结论。
6、本课题的进度安排：
第一周 — 第四周：查阅文献，学习铝基复合材料、激光技术、钎焊技术的理论知识；
第五周 — 第六周：设计焊接接头形式和所需焊接夹具；
第七周 — 第八周： 以激光作为热源进行钎接，研究钎料的作用和机理,确定钎料成分及钎料施加方式；
第九周 — 第十三周：实验并分析实验现象和数据，确定最佳激光 ……（未完，全文共3606字，当前仅显示1821字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题报告：铝基复合材料激光钎焊焊缝性能研究》）