Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Теплофизические процессы при лазерной пайке керамики с металлом

Диссертация: Теплофизические процессы при лазерной пайке керамики с металлом
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Современные технологии получения металлокерамических узлов (МКУ), как правило, основаны на многократном и длительном нагреве всего изделия в вакууме или инертных средах. Хрупкость, малая теплопроводность и неустойчивость к тепловым ударам керамических материалов создает необходимость увеличения времени пайки. Чрезвычайно трудоемким считается процесс приготовления металлизаци-онных суспензий… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПАЙКИ МЕТАЛЛА С КЕРАМИКОЙ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
    • 1. 1. Получение металлокерамических соединений
      • 1. 1. 1. Молибдено-марганцевая технология
      • 1. 1. 2. Диффузионная сварка
      • 1. 1. 3. Применение активных металлов
      • 1. 1. 4. Использование высококонцентрированных потоков энергии
    • 1. 2. Лазерная пайка керамики с металлом
    • 1. 3. Особенности процессов поглощения лазерного излучения соединяемыми материалами
    • 1. 4. Моделирование тешюфизических задач
      • 1. 4. 1. Аналитические методы расчета тепловых полей в материалах
      • 1. 4. 2. Численные методы решения тепловых задач
      • 1. 4. 3. Процессы излучения и конвекции
      • 1. 4. 4. Модельные представления неидеального контакта многослойных соединений
    • 1. 5. Выводы и постановка задачи исследования
  • ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 2. 1. Материалы, применяемые для соединения керамики с металлами
    • 2. 2. Методы исследований
      • 2. 2. 1. Микрорентгеноспектральный анализ и растровая электронная микроскопия
      • 2. 2. 2. Установка для исследования тепловых полей
    • 2. 3. Экспериментальный лазерный технологический комплекс
  • ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ЛАЗЕРНОЙ ПАЙКИ КЕРАМИКИ С МЕТАЛЛОМ
    • 3. 1. Тепловая модель плоского многослойного металлокерамического соединения с нелинейными краевыми условиями III-го и IV-ro рода
    • 3. 2. Моделирование тепловых полей в конусном охватывающем металлокерамическом соединении
    • 3. 3. Адекватность модели
    • 3. 4. Выводы по главе
  • ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ ПАЙКЕ КОНУСНОГО ОХВАТЫВАЮЩЕГО МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО УЗЛА
    • 4. 1. Методика экспериментального определения температур металлокерамического соединения
    • 4. 2. Формирование тепловых полей при лазерной пайке
    • 4. 3. Выводы по главе
  • ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 5. 1. Исследование переходной зоны металлокерамического соединения методами микрорентгеноспектрального анализа и растровой электронной микроскопии
    • 5. 2. Исследование прочностных характеристик соединений ИПН
    • 5. 3. Выводы по главе

Теплофизические процессы при лазерной пайке керамики с металлом (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Соединения технической керамики на основе А1203 с металлическими материалами нашли широкое применение в электронике, электротехнике, атомной энергетике и других областях промышленности.

В зависимости от условий эксплуатации к получаемым изделиям предъявляются высокие требования по прочности, надежности, химической, тепловой и радиационной стойкости .

Современные технологии получения металлокерамических узлов (МКУ), как правило, основаны на многократном и длительном нагреве всего изделия в вакууме или инертных средах. Хрупкость, малая теплопроводность и неустойчивость к тепловым ударам керамических материалов создает необходимость увеличения времени пайки. Чрезвычайно трудоемким считается процесс приготовления металлизаци-онных суспензий, паст, а так же получения металлизаци-онных покрытий на керамике. Поэтому существующие традиционные способы соединения керамики с металлом многоступенчаты.

Применение лазерного излучения для производства металлокерамических соединений (МКС) позволяет значительно сократить процесс во времени и вести пайку на воздухе. Благодаря высокой концентрации больших энергий на малых поверхностях обеспечивается локальность процесса нагрева с минимальным нарушением исходной структуры материала в зоне термического влияния.

К преимуществам способа лазерной пайки. относится возможность фокусирования излучения простыми оптически5 ми системами. С помощью призм и зеркал его можно направлять в труднодоступные для пайки участки изделия и соединять детали, находящиеся в замкнутом объеме, например, внутри электронных ламп.

Качество получаемых МКС зависит от предварительной подготовки частей. соединения и контактирующих поверхностей, а также режимов воздействия лазерного излучения в процессе пайки.

Изучение тепЛофизических процессов, протекающих в зоне контакта керамики с металлом, позволяет определить оптимальные режимы лазерной пайки и создать устойчивую технологию получения качественных МКС для промышленного внедрения.

Методологической основой работы явился проведенный анализ научно-технической литературы по проблемам получения металлокерамических узлов (МКУ), а также теплофи-зические представления о процессах пайки, основанные на классической теории теплопроводности.

Соединения металла с высокоглиноземистой керамикой были выполнены на лазерном экспериментальном стенде, разработанном в процессе исследований для производства проходных изоляторов типа ИПН-200.

Методами растровой электронной микроскопии, рентгеновского микроанализа и численного моделирования получены основные результаты работы.

ЦЕЛЬЮ диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование теплофизических процессов в зоне контакта керамики с металлом при лазерной активной пайке с целью оптимизации технологии получения качественных металлокерамических соединений.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие научные и практические задачи:

— изучение переходной зоны соединений высокоглиноземистой керамики с металлами ' методами растровой электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального анализа;

— построение физико-математической модели лазерной пайки с граничными условиями III и IV рода для многослойных плоских и конусных образцов;

— анализ теплофизических процессов, происходящих в зоне соединения керамики с металлом;

— исследование тепловых полей в металлокерамическом соединении в процессе лазерной пайки.

Научная новизна работы:

— предложены тепловые модели пайки лазерным излучением плоских металлокерамических образцов и конусного охватывающего соединения-, типа ИПН-2 00 с нелинейными граничными условиями III-го IV-ro рода;

— получены зависимости параметров лазерного излучения от скорости движения источника в оптимальном режиме пайки;

— разработана методика скоростной тепловизионной съемки тепловых полей в процессе пайки металлокерамических соединений.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1. Физико-математические модели пайки лазерным излучением плоских и конусных металлокерамических соединений с нелинейными граничными условиями III-го IV-ro рода. 7.

2. Зависимость мощности лазерного излучения от скорости источника при однопроходной пайке плоских четы—рехслойных образцов и ее эмпирическая аппроксимация функцией Е = -ae~bv + ce~dv + fv + g .

3. Методика скоростной тепловизионной съемки тепловых полей в процессе пайки металлокерамических соединений и определение температуры на поверхности материала.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Предложенные математические модели могут использоваться при расчете режимов лазерной пайки металлокерамических соединений, разработанная методика исследования тепловых полей позволяет проводить оценки движения теплового фронта, и может быть рекомендована для использования в прикладных задачах теплотехники .

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, (г. Владивосток, 2000 г.) — на международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», (г. Смоленск, 2001 г.) — на международной научно-технической конференции «Лазерная техника и технологии» (г. Санкт-Петербург, 2001 г.). 8.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой

На отлично!