楔形体上复合液滴润湿铺展行为的格子Boltzmann方法研究

固壁上液滴的润湿铺展行为是自然界中普遍存在的现象,针对楔形体上的复合液滴,采用基于相场理论的格子Boltzmann方法对其润湿铺展行为进行探究.通过理论分析和数值模拟,发现液滴润湿面积随接触角、楔形体顶角的减小而增大,液滴也越容易分裂.处于理论分裂临界状态附近的液滴,在一定密度比、黏度比条件下将沿楔形体壁面分裂.基于模拟结果生成以密度比、黏度比为坐标的液滴分裂状态相图,比较发现相同条件下初始状态为平衡态的复合液滴更不易发生分裂.另外模拟还表明非对称界面张力及非对称运动黏度比也是影响液滴分裂结果的重要因素.

半导体激光钎焊无铅钎料润湿铺展性能的研究

采用半导体激光软钎焊系统对Sn-Ag-Cu无铅钎料在Cu基体上进行了润湿铺展性能实验,研究了半导体激光工艺参数对Sn-Ag-Cu无铅钎料润湿铺展性能的影响规律。结果表明:随着激光输出功率的增加,无铅钎料的铺展面积逐渐增加,润湿角逐渐减小;当激光输出功率增加到某一特定范围时,无铅钎料的润湿铺展性能达到最佳。在一定的激光输出功率范围内,随着激光钎焊时间的增加,无铅钎料在Cu基体上的润湿铺展性能逐渐优化,并在激光钎焊时间达到一定值时达到最佳。当激光输出功率过低或过高时,无论怎样改变激光钎焊时间,液态钎料在Cu基体上的润湿铺展效果均很差。

异种金属界面液态钎料的润湿铺展

采用高速摄影及其数据分析处理系统，对低碳钢－不锈钢异种金属界面液态钎料润湿铺展的动态过程进行了分析研究。试验结果表明，采用台阶加热能保证形成可靠的异种金属钎焊接头，从而提高了钎焊质量。

热丝冷体TIG堆焊中的HS201焊丝润湿铺展研究

采用热丝冷体TIG堆焊工艺,分析了在20钢板上堆焊HS201焊丝时,熔化焊丝的润湿铺展行为、效果与焊接电流等工艺参数之间的关系,得到了焊接电流与铺展宽度、润湿角之间联系的规律,发现增加焊接电流能有效改善其铺展性。对比热丝焊接与冷丝焊接、常温焊接与冷体焊接时铺展宽度、润湿角之间的差别,得到了4种工艺条件对HS201焊丝在20钢板上的润湿铺展行为的影响。分析结果表明,焊接电流过大时,过多Fe元素进入铜层,导致铺展性下降,溶解铁形态的变化受溶解量和冷却条件的影响。

铝/钢电弧辅助激光焊接润湿铺展的数值分析

针对铝/钢电弧辅助激光对接焊,根据流体力学基本原理,采用VOF(Volume of Fluid)方法追踪自由表面,建立焊接熔池的三维数学模型.通过加载激光热源和电弧辅助激光热源,运用FLOW-3D软件求解得到不同热源作用下熔池的温度场、自由表面及界面接触角.结果表明:单激光作用下x轴方向上距激光热源15mm处的金属温度约为500K,熔池温度场分布范围小,液态金属的润湿铺展受限;辅助电弧的引入改善了温度场分布,为液态金属在钢表面的铺展提供较长时间,x轴方向上距激光热源15mm处的金属被电弧再次加热形成面积较大的熔池,促进了液态金属的润湿铺展;与单激光作用相比,当焊接时间t=6s时,在x=45mm处,电弧辅助激光作用下熔池yz面的自由表面变形较大,铝/钢焊接界面接触角较小,液态金属在钢表面的润湿铺展效果较好.

控制气氛下的AgCuTi/TiAl润湿铺展动力学

采用热台原位加热法系统研究了不同保护气体流量对润湿铺展过程、润湿铺展最大半径、润湿铺展动力学以及界面组织结构的影响.保护气体为氩气,保护气体流量分别为5,10,15 m L/s;加热曲线设定最高温度为1 273K,保温时间120 s;采用扫描电镜、能谱分析、光学显微镜等分析了界面组织结构.结果表明,保护气体流量为15m L/s时,润湿铺展等效半径最大,原始半径0.9 mm的钎料铺展半径达到约1.4 mm.各种保护条件下,Ag Cu Ti/Ti Al体系的润湿铺展动力学过程相似,铺展半径与时间之间呈n次幂关系,即rn^kt;润湿铺展中钎料熔敷/Ti Al的界面结构为:残余钎料的富银相/Al Cu Ti三元相层(Al Cu2Ti,Al Cu Ti,Ti3Al)/Ti Al母材,保护条件对其影响不大.

镀锌层对AlSi5/钢TIG钎焊液态钎料润湿铺展行为影响机理研究

采用在镀锌钢板和钢板上进行Al Si5钎料的TIG电弧加热润湿铺展试验,通过润湿铺展试样的截面形貌观察、能谱测试和Al Si5/基体界面组织分析等方法,了解其润湿铺展行为、钎料区内的成分分布和界面组织形态,重点探讨镀锌层对Al Si5润湿铺展行为和界面组织的影响。研究结果表明,随燃弧时间增加,钎料铺展高度降低、宽度增加,润湿角减小。由于钎料润湿铺展前沿富锌区的存在导致Al Si5钎料在镀锌钢板上的润湿性得到提高。镀锌层导致Al Si5/镀锌钢板界面的Fe Al金属间化合物层厚度变薄。

冷金属过渡下熔融铝合金在钢板上润湿铺展的数值模拟

采用Fluent软件对冷金属过渡条件下第一个周期内熔融铝合金在Q235钢板上润湿及凝固进行了分析和研究,得出温度场对金属凝固的影响和两者对熔滴润湿铺展能力的影响,以及不同初始参数对熔融铝合金在Q235钢板表面润湿行为的影响.结果表明,熔融铝合金首先在三相线处开始凝固,这与温度场的分布相一致;已凝固的金属对熔融铝合金的铺展起到一定的阻碍作用;随着初始温度的增加三相线附近局部凝固的固柏体减小,熔融铝合金在Q235钢板上表现出好的润湿性.

Cu基钎料润湿铺展非等温温度场的数值模拟

采用Ansys软件对定点TIG氩弧加热条件下Cu基钎料润湿铺展非等温温度场进行分析和研究,得出不同的燃弧参数(燃弧电流、燃弧时间)和加钎料与否对镀锌板温度场的影响。研究结果表明:定点TIG氩弧加热时,特征等温线(钎料熔点温度和Zn蒸发温度)的宽度、深度均随燃弧电流的增加而增加;钎料的最高温度随燃弧时间的增加而出现先降后升的变化;钎料作为能量转换体,可有效降低电弧加热区域内镀锌板的温度,使镀锌层破坏较少。

温度对AgCu/光滑TC4体系润湿铺展动力学的影响

研究了试验温度对AgCu/光滑TC4钛合金体系的润湿铺展动力学的影响,实验过程采用座滴法,全程高纯氩气保护。结果表明,试验温度的升高明显促进了AgCu/光滑TC4体系的润湿性和界面反应。当试验温度为1103和1133 K时,AgCu钎料在TC4基板上的润湿铺展过程相似,整个润湿铺展过程大致可分为4个阶段:初始阶段,快速铺展阶段,缓慢铺展阶段和渐进平衡阶段。当试验体系温度为1213 K,化学反应更为强烈,AgCu钎料在TC4基板上的润湿铺展速度明显地加快,整个润湿铺展过程缩短至3个阶段:初始阶段,快速铺展阶段和渐进平衡阶段。试验温度为1103和1133 K时,钎料熔敷/母材的界面结构均为残余的富银相/Ti_3Cu_4/富钛相+Ti_2Cu/TC4基板;当试验温度为1213 K时,其界面结构转变为残余的富银相/Ti_3Cu_4/Ti_2Cu/富钛相+Ti_2Cu/TC4基板。且随着温度的升高,各个界面反应层的厚度均增加,残余的富银相厚度减小。AgCu钎料在光滑TC4基板上的润湿铺展动力学遵循Rn^t模型,试验温度不同,n值有所变化。

激光钎焊中锡铅钎料在PCB铜导体上的润湿特点

测量了激光加热钎焊过程中钎料-导体界面的温度变化曲线,并对润湿过程界面温度过热的特征进行了理论分析。

纳米流体对储层润湿性反转提高石油采收率研究进展

储层岩石的润湿性对于石油采收率至关重要,近年来纳米流体润湿反转技术在提高石油采收率方面的应用得到了广泛关注,并取得了一系列成果。本文首先介绍了利用纳米流体对储层润湿性反转在提高石油采收率方面的应用,包括提高水驱效率和降压增注,其次归纳了润湿性变化的实验评价方法并分析影响纳米流体润湿反转效果的因素,表明纳米材料性质(类型、尺寸、浓度)和地层环境(温度、矿化度)均有不同程度的影响。然后阐述了纳米流体改变储层润湿性的机制,认为其包含纳米流体润湿铺展和纳米颗粒岩石壁面吸附的双重机制。最后指出运用此技术存在的问题和难点,并对以后的研究方向进行了展望。

CeO_(2)对Ag30CuZnSn药芯银钎料润湿性能及钎焊接头组织与性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯银钎料中添加CeO_(2),研究CeO_(2)对Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能和钎焊接头性能的影响,探索CeO_(2)对药芯银钎料润湿铺展性能和钎缝组织的作用机理。研究结果表明:药芯钎剂粉末中加入CeO_(2)能提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能,CeO_(2)添加量达到0.3%(质量分数,下同)时,对药芯银钎料的改进效果最佳。理论分析认为这是因为高价态的CeO_(2)具有氧化作用,可与T2紫铜表面的Cu2O发生氧化反应生成CuO和Ce2O3。同时,CuO、Cu2O与CeO_(2)、Ce2O3及钎剂中的B2O3生成CuO·Ce2O3·B2O3等盐类,促进了去膜反应的进行,从而提高了银钎料在紫铜板表面的润湿铺展性能。药芯钎剂粉末中添加过量CeO_(2)时,熔点较高的CeO_(2)反而增加了液态钎剂的粘度,未参与反应的CeO_(2)会阻碍熔融钎剂的铺展,进而阻挡熔化的Ag30CuZnSn银钎料在T2紫铜表面的润湿铺展。CeO_(2)作为高熔点氧化物,加入钎剂中后既能起到形核质点的作用,又能作为界面活性剂去除氧化膜。因此,火焰钎焊时,CeO_(2)能细化Ag30CuZnSn药芯银钎料钎焊接头的钎缝组织,当CeO_(2)添加量达到0.3%时,细化效果最佳。钎缝组织的细化使得钎焊接头抗剪强度提高了10%以上,钎焊接头断口组织的形貌和变化规律印证了上述结果。

金属/陶瓷润湿性的实验表征和理论预测研究进展

金属/陶瓷体系的润湿性研究在金属与陶瓷的连接、金属液的熔炼和提纯、浸渗法和液相法制备复合材料等领域都有着重要意义。金属熔体在陶瓷表面的润湿过程中,会出现基板在熔体中溶解、界面吸附和互相反应等,是一种较为复杂的物理化学现象。有关金属/陶瓷润湿性的实验和理论研究一直是国际上材料学领域的热点之一。目前金属/陶瓷润湿性主要通过测量接触角θ(借助Young s方程计算)来得出,润湿性表征方法存在较大局限性,特别是接触角对实验条件高度敏感,其往往难以准确反映润湿性,以及适用于高熔点合金与陶瓷体系的方法较为缺乏。因此,除对接触角测试方法进行改进外,很多研究者也试图通过理论计算来考察润湿性,但至今尚未发展出能够很好地应用于所有金属/陶瓷体系的理论预测模型。润湿性实验表征方法的近期研究主要集中在改良座滴法、滴定法、毛细上升法和感应熔化法等。其中,改良座滴法相比传统座滴法能够消除熔体表面氧化膜的影响。感应熔化法可以使高熔点合金(如Ti合金等)熔化,具有独特优势(相比之下其他几种方法只适用于Al系、Mg系等低熔点合金与陶瓷的体系)。在理论预测模型方面,除直接基于Young s方程,根据表面张力模型来研究润湿性外,也有学者尝试结合Young-Dupré方程,从热力学和原子键的角度揭示反应界面润湿性的内在规律。同时,将润湿视为一种反应现象,对界面反应吉布斯自由能变化和润湿过程中表面相的能量变化加以考虑,也形成了一种新的定性衡量润湿性的标准。此外,研究者还在润湿铺展动力学方面取得了一些重要成果,包括直接根据金属形核理论来计算润湿角,以及利用如流体动力学模型、分子动力学模型、反应控制模型和扩散控制模型等来预测金属/陶瓷体系的润湿速率。本文主要从润湿过程的机制、接触角的测试方法和用以预测润湿性的理论模型三个方面,综述了金属/陶瓷润湿性领域的实验和理论研究进展。

电弧作用下AlSi_5钎料在镀锌钢板上铺展及界面行为研究

采用TIG电弧钎焊试验方法,主要研究了电流大小、电弧加热时间以及弧长对AlSi5钎料在镀锌钢板上润湿铺展及界面行为的影响。实验结果表明:随着电流、燃弧时间和某一范围内弧长的增加,钎料在镀锌钢板上的润湿角逐渐减小,铺展面积逐渐增加,并在某一特定范围时润湿铺展性能达到最佳;随着燃弧电流的增加,界面金属间化合物的厚度呈现先增加后减小的趋势,靠近母材一侧有Fe2Al5相生成,钎料一侧则生成FeAl3相;Al元素扩散到界面处与Fe元素发生扩散反应形成Fe-Al金属化合物颗粒,在钎缝中弥散分布着Si元素,对钎缝有强化作用。

工艺参数对钛与铝异种金属熔钎焊铺展行为及接头力学性能的影响

比较了在钛、铝合金的异种金属熔钎焊过程中,焊接电流和速度对三种焊丝润湿铺展性能的影响,分析了在不同工艺条件下焊接接头的抗拉强度和硬度等力学性能的变化规律,并对焊接接头的微观断裂形貌进行了分析。

电弧钎焊条件下的熔滴铺展的数值模拟与分析

针对电弧钎焊条件下的熔滴铺展进行了研究,从力和能量的角度建立了数学模型。采用Sur faceEvolver有限元分析软件进行了数值模拟,给出了电弧压力对熔滴铺展成型的影响规律。进而通过实验结果对该模型进行了验证,试验结果与模拟结果基本吻合。

Sn-9Zn-xCe钎料显微组织及钎焊性能的分析

研究了添加稀土元素Ce对Sn-9Zn无铅钎料的润湿铺展性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,Ce元素的加入改善了钎料的润湿铺展性能,质量分数为0.08%时,钎料的铺展面积达到最大,润湿性能最佳.随着Ce元素的加入,钎料的基体组织得到细化,富Zn相逐渐减少,当元素Ce的添加量大于0.08%时,钎料的显微组织中出现块状稀土元素Ce和Sn的金属间化合物.无铅钎料Sn-9Zn中稀土元素Ce的添加量为0.08%时,钎料焊点的力学性能最佳.

异种合金激光熔钎焊技术的现状与展望

文中对近年来新出现的异种合金激光熔钎焊方法进行了评述,在润湿铺展性能、接头形式和界面反应机制三个方面进行了分析,并结合国内外现有的研究成果,提出了异种合金激光熔钎焊目前需要解决的几个问题,进一步推进激光熔钎焊新方法的应用。

钎焊过程数值模拟研究进展

综述了近年来钎焊数值模拟技术的研究进展,并对数值模拟技术向系统化、精细化和精确化发展的趋势进行了预测.得出了以下结论:1)采用有限容积法和分子动力学法对钎料熔滴的润湿铺展行为进行模拟,有助于研究多物理场耦合条件下钎焊工艺参数对钎料熔滴在基体表面的润湿、铺展和填缝的影响;2)有限元法可以较为准确地模拟钎焊接头应力场和残余应力分布、钎焊过程的温度场,以及对接头力学性能进行评估,模拟结果与试验结果基本吻合.简化本构模型、引入材料性能参数、考虑界面传质和反应产物的影响等方面仍然是未来研究的难点和重点.