固态焊合是指分离的固态金属在一定的温度、压力、保温时间等条件下实现紧密接触，并发生冶金结合的过程。关键物理参数（温度、压力、保温时间）对固态焊合过程及固态焊接接头质量有很大影响。本文提出了焊合质量的检测方法，通过铝合金扩散焊接实验以及纯铝的扩散焊分子动力学模拟，分析对比了不同温度、压力、保温时间对固态焊合过程及焊合效果的影响，建立了评价焊合质量的合理判据，研究了温度、压力、保温时间对金属固态焊合的综合作用。
关键词： 固态焊合；扩散焊；焊合质量；分子动力学
目录
第1章 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 固态焊合影响因素的实验研究 2
1.2.2 固态焊合理论模型的建立 3
1.2.3 固态焊合原子尺度模拟的研究 4
1.2.4 现有固态焊合原子尺度模拟研究的不足 5
1.3 研究内容 5
第2章 实验材料与设备 7
2.1 实验材料 7
2.2 试样表面处理试剂 7
2.3 固态焊合实验设备 8
2.4 固态焊合质量的检测设备 9
2.5 接头焊合强度测试设备 9
第3章 6061铝合金扩散焊接工艺参数对焊合效果的影响 11
3.1 Gleeble1500D扩散焊实验及外观检测结果 11
3.1.1 实验工艺参数的确定 11
3.1.2 实验流程 12
3.1.3 实验外观检测结果及其对应焊接工艺窗口 14
3.2 焊合质量的超声波无损检测 17
3.3 拉伸实验结果及分析 20
3.4 固态焊合实验焊合效果的评价 22
3.4.1 不同保温时间下焊合效果的评价 22
3.4.2 不同压力下焊合效果的评价 24
3.4.3 扩散焊实验下“温度-压力-时间”条件对焊合效果的影响 26
3.5 本章小结 29
第4章 分子动力学模拟 31
4.1 分子动力学模拟基本原理 31
4.1.1 分子动力学模拟解决问题的基本过程 31
4.1.2 牛顿运动方程及数值解法 32
4.1.3 原子间相互作用的势函数 33
4.1.4 周期性边界条件 34
4.1.5 分子动力学模拟的系综 35
4.1.6 分子动力学模拟中的软件 35
4.2 扩散焊接分子动力学模型 36
4.2.1 几何模型的建立 36
4.2.2 一定温度、压力条件的扩散焊模型 37
4.3 不同温度、压力、保温时间对固态焊合过程影响的模拟结果 39
4.3.1 保温时间对固态焊合过程影响的模拟结果 39
4.3.2 温度对固态焊合过程影响的模拟结果 42
4.3.3 压力对固态焊合过程影响的模拟结果 45
4.4 分子动力学模拟焊合效果的评价 46
4.4.1 扩散焊分子动力学模型焊合效果的评价方法 46
4.4.2 不同保温时间对焊合率的影响 48
4.4.3 不同温度对焊合率的影响 50
4.4.4 不同压力对焊合率的影响 51
4.4.5 分子动力学模拟下“温度-压力-时间”条件对焊合效果的影响 51
4.5 本章小结 54
第5章 结论 55
插图索引 56
表格索引 58
参考文献 59
致谢 61
声 明 62
附录A 外文资料的书面翻译 63
附录B 分子动力学模拟结果数据表 73
1.3研究内容
本文通过Gleeble1500D热-力学模拟试验机，开展不同物理条件下（温度、压力、保温时间）固态焊合实验，分析不同物理条件对固态焊合效果的影响，建立了新的工艺参数函数，以描述温度、压力、保温时间对扩散焊焊接性能的综合影响，并指导参数确定及优化温度-压力-保温时间条件。同时，本文建立了固态焊合的原子尺度模型模型，对不同物理条件（温度、压力、保温时间等）的固态焊合过程进行模拟，分析不同物理条件对固态焊合微观过程的影响规律，研究焊合率与建立的工艺参数函数之间的关系，验证了工艺参数函数提出的合理性。
