锆基非晶合金与铜脉冲激光熔钎焊工艺及界面机理研究

基本信息
批准号:51865029
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:40.00
负责人:黄健康
学科分类:
依托单位:兰州理工大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:余淑荣,于晓全,宋学平,何旌,潘伟,康玉桃,杨涛,袁文,陈会子
关键词:
锆基非晶合金/铜非晶晶化及抑制界面机理脉冲激光熔钎焊热质传输机制
结项摘要

The hybrid structure of amorphous and metal can effectively extend the application field of amorphous material, and it is also the focus point in the welding and amorphous research field. Aiming at the bottleneck of the connection efficiency between bulk amorphous alloy and metal and the crystallization problem of the weld joint,By using the difference of the melting properties of amorphous materials and metals, a pulsed laser welding-brazing method is proposed to realize joining of Zr-based metallic glass and copper in this project. Taking the joint crystallization inhibition as the core, we set the research of interface between Cu and metallic glass as a starting point to explore the high quality welding technology and basic scientific theory of amorphous and metal welding. The following problems are going to be investigated: 1)the welding technology and crystallization control method of high quality welded joints between Zr-based amorphous and copper; 2) Transfer behavior of heat and mass during welding-brazing process; 3) Thermo dynamic model of nucleation and growth for amorphous material in fusion zone under non-thermal equilibrium condition, and the atomic short-range migration mechanism under solid amorphous condition; 4) The thermal and electrical coupling effects of the amorphous and crystal interface, and the changed mechanism of the atomic disorder accumulation to ordered arrangement. Based on the above research, this project will provide technical support for the efficient and high quality welding of amorphous materials and metal; at the same time, the research on the interfaces behavior from disorder to order will explain the structural essence of amorphous alloys in a new perspective, and a new idea for basic scientific research of amorphous alloys will be provided.

非晶材料与金属的复合结构能有效地拓展非晶合金的应用领域,是当前非晶材料及焊接领域的研究热点。本项目针对大块非晶合金与金属连接效率瓶颈、接头晶化等问题,利用非晶材料与金属熔化性质的差异,提出脉冲激光熔钎焊来实现Zr基非晶与铜的熔钎焊连接,以接头晶化抑制为核心,非晶与金属界面为切入点,探索获取非晶与金属高质量接头技术及基本科学理论。主要研究:1)Zr基非晶与铜的高质量焊接接头的工艺与技术及接头晶化控制方法;2)熔钎焊过程中,热、质的传输行为;3)非热平衡条件下,焊缝区非晶材料形核及生长的热力学动力学模型及固态非晶条件下原子短程迁移机制;4)非晶与晶体界面热、电耦合作用效果及原子无序堆积向有序排列转变机制。综合以上研究,本项目将为非晶材料与金属的高效、高质焊接提供技术支持;同时,关于无序到有序界面行为的研究将从新的角度理解非晶合金的结构本质,为非晶合金的基础科学研究提供新思路。

项目摘要

针对大块非晶合金与异种金属连接问题,本研究项目提出了脉冲激光熔钎焊的工艺方法来开展Zr基非晶与铜的异种材料焊接。通过优化脉冲激光参数来精确控制焊接过程中的热输入,以此来抑制焊接接头晶化,获得较好的Zr基非晶与铜的焊接接头,并对Zr基非晶/铜界面开展了深入的研究与分析。主要包括以下研究内容:1)脉冲激光对Zr基非晶/铜界面传输行为的影响机制;2)开展Zr基非晶/铜界面组织及性能测试与表征及接头力学性能,分析非晶晶化行为及抑制方法,探究了原子从无序堆积向有序排列转变机制;3)分析了非晶材料形核及生长的热力学动力学机制,并开展了分子动力学方面的研究,探究了非晶晶化的原子短程迁移机制;4)从分子动力学角度研究了Zr基非晶/铜界面原子迁移和界面结构演变行为。通过本项目的实施,为非晶与金属的焊接技术提供了技术方案和工艺方法,同时为焊接过程中的非晶晶化抑制提供了解决方案与技术途径,为非晶的进一步扩展应用领域提供了技术与理论支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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