玻璃和金属钎焊接头参数优化及其封接工艺研究.doc
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1、 ( ) ?椤簦澹悖? ( ) : 硕士学位论文 摘要 玻璃和金属封接技术主要应用于制造各种光电器件。近年来,随着人类对新能源的开发,该技术又应用到太阳能真空集热管中。太阳能真空集热管是槽式太阳能热发电系统的关键部件之一,它在运行过程中,不仅要承受较大的交变载荷,而且需要保持较高的真空度,因此,对玻璃和金属的封接提出了更高要求。 本文主要通过数值分析和试验对玻璃和金属钎焊接头的力学性能与封接工艺进行了研究,主要研究内容及成果如下: ()采用有限元的方法,分析了不同孔隙率对玻璃和金属钎焊接头残余应力的影响。分析结果表明,接头最大拉应力集中在钎料层,其值约为;玻璃侧切应力的最大拉应力值约为,会对接
2、头强度产生重要影响;接头端部附近的应力梯度变化很大,会导致钎料层和基体母材的分离失效;各向最大拉应力和压应力都集中在孔隙层中的孔洞附近;各向应力的压应力和拉应力峰值随孔隙率增加而增大,但当孔隙率达到以后,其增加速度变得很小。 ()基于正交分析和数值模拟的方法研究了玻璃管扩口锥度,搭接长度,可伐合金环厚度和施加的压力等因素对玻璃管和可伐合金钎焊封接接头处玻璃侧残余应力的影响。计算结果表明,施加的压力和可伐合金环的厚度影响最大,玻璃管扩口锥度和搭接长度的影响较小,并以此为基础优化了钎焊接头的参数:玻璃管扩口锥度为。;搭接长度为;可伐合金厚度为;施加的压力为。利用优化的参数设计的接头能够减小接头处玻
3、璃和可伐合金侧的最大拉应力,有利于提高接头的抗拉强度。 ()对玻璃表面进行粗化,实现对玻璃和可伐合金表面的化学镀镍和化学镀铜,然后进行真空钎焊封接。钎焊试验结果表明,玻璃表面的金属化和可伐合金表面的化学镀处理有利于提高封接的成功率;玻璃和可伐合金能够实现较为紧密的连接,但由于镀层和玻璃表面的结合力较小,使一些试件的镀层脱离玻璃基体,发生断裂。 ()利用扫描电子显微镜、射线衍射仪等对玻璃和可伐合金钎焊接头界面的微观组织进行了分析。结果发现,玻璃和钎料层的连接表现出结合力较强的咬合结构,玻璃和可伐合金基体与钎料层在钎焊过程中发生了相互溶解和扩散。这些扩散反应最终使玻璃钎料可伐合金连接在一起,形成了
4、玻璃和金属的钎焊接头。初步探索了玻璃和金属钎焊封接的机理,为以后的研究提供一定的理论依据。关键词:玻璃和金属封接:孔隙率;真空钎焊;数值模拟;残余应力;微观组织 、皇宣:皇;昌宣鲁盏;昌鲁;盆;昔;二;二;盏警;晶;昌;乇;昌:;苫;昌;皇;菡;盆; , , , , , , , , : ; ; , , ; ; , , , , , : 。, , , , 、析 , ; 硕士学位论文, , , () () , , , , : ; ; ; ; 硕士学位论文; 目 录摘要第一章绪论 课题研究背景与意义 玻璃和金属封接国内外研究现状 玻璃和金属实现钎焊连接的难点 本文主要的研究内容 课题的来源第二章孔隙率
5、对玻璃和金属钎焊接头残余应力的影响 引言 有限元模型 材料特性 结果分析与讨论 无孔隙时接头残余应力的分布 有孔隙时接头残余应力的分布 本章小结第三章 玻璃和金属钎焊接头残余应力的影响因素分析 引言 钎焊接头设计参数一 正交方法设计 有限元模型一 结果分析与讨论 本章小结一第四章玻璃和金属钎焊封接试验 引言一 试验材料 玻璃 可伐合金 目 录 钎料一 材料的表面处理 玻璃 可伐合金 钎料 钎焊工艺 钎料的润湿和铺展 钎料的毛细流动 液态钎料和母材的相互作用 真空钎焊工艺 钎焊方法 试验一 钎焊设备 钎焊试验 钎焊试验结果 本章小结第五章钎焊接头微观组织分析 引言一 钎焊接头界面的微观形貌和化学
6、成分分析 试验仪器和试件处理 钎焊接头的微观形貌?矗?钎焊接头断口的形貌和化学成分 钎焊接头断口物相结构分析 玻璃和金属钎焊连接机理探讨一 钎料元素向基体母材的扩散 固体母材向液态钎料的溶解 本章小结一第六章结论和展望 论文主要结论一 展望一 硕士学位论文参考文献在读硕士研究生期间参加的科研项目和发表的论文致谢 硕士学位论文 第一章绪 论课题研究背景与意义 随着科学技术的发展,玻璃的封接技术己成为制造各种高质量电光源、高真空电子管以及其它光电器件不可缺少的手段。而能与玻璃进行封接的材料也不断增加,如各种金属及合金、各种陶瓷和玻璃等。 玻璃与金属的封接件具有密封性好、耐压、耐腐蚀等许多优良性能,
7、广泛应用于电池、电子、汽车、家电、医疗、照明、仪器仪表、军工等行业,近年来随着人类对新能源的需求,该技术又应用到槽式太阳能热发电行业。我国幅员辽阔,具有丰富的太阳能资源和良好的开发利用基础。全国的地区年辐射总量大于,全年日照时数在小时以上,其中青海、西藏、内蒙古、宁夏、陕西省等地光照资源尤为丰富【】。由此可见太阳能的开发利用具有巨大的潜力,是一个十分诱人的产业。 图槽式太阳能热发电系统 在太阳能热发电领域,槽式太阳能热发电技术是目前最成熟的热发电技术。该发电系统是通过将多个槽型抛物面聚光器经过串并联的排列,产生高温,加热工质,产生蒸汽,驱动汽轮机发电机发电的。它具有规模大、寿命长、成本低等特点
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- 关 键 词:
- 玻璃 金属 钎焊 接头 参数 优化 及其 工艺 研究
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