火工品電極塞鈦合金玻璃封接技術(shù)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)模式的轉(zhuǎn)變，國(guó)防上的特殊要求，現(xiàn)代化軍隊(duì)的快速機(jī)動(dòng)，發(fā)展輕型武器迫在眉睫，火工品作為武器系統(tǒng)中的一部分，即對(duì)火工品電子器件的小型化和結(jié)構(gòu)元件的精密化提出了新的要求，對(duì)火工品玻璃與金屬封接件（俗稱電極塞）的氣密性和可靠性的要求也日益提高。
　　玻璃與金屬封接技術(shù)在軍工領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其中電極塞以其優(yōu)良的氣密性、密封性能、機(jī)械強(qiáng)度等綜合性能，廣泛應(yīng)用于軍品航空、航天、造船、核電及民品行業(yè)中的實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中。

2、而金屬鈦合金的密度小，比強(qiáng)度、比剛度高，抗腐蝕性能、高溫力學(xué)性能、抗疲勞和蠕變性能都很好，具有優(yōu)良的綜合性能，是一種新型的、很有發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景的結(jié)構(gòu)材料，還可以與玻璃封接，滿足高氣密使用條件要求，有著巨大的應(yīng)用潛力，彌補(bǔ)了常用金屬材料的不足。
　　在國(guó)內(nèi)外已有研究的基礎(chǔ)上，本文針對(duì)國(guó)內(nèi)火工品電極塞使用鈦合金玻璃封接氣密性差，絕緣電阻不合格等方面的缺陷，首先以封接基本條件、封接機(jī)理、封接技術(shù)研究現(xiàn)狀為前提，篩選得出影響封接件氣密

3、性及絕緣性不合格的最主要因素是:匹配的膨脹系數(shù)，優(yōu)良的金屬封接表面和恰當(dāng)?shù)姆饨庸に?其次，根據(jù)改進(jìn)的德拜-格律乃森模型，評(píng)估出鈦的熱膨脹系數(shù)為9.3×10-6k-1。采用匹配封接的方法進(jìn)行封接試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)圖表分析得出:封接玻璃膨脹系數(shù)及組成影響著封接性能，鉍酸鹽系玻璃能與鈦合金實(shí)現(xiàn)匹配封接;再其次，通過對(duì)封接殼體鈦合金實(shí)施電鍍鎳層即過渡封接的方法，采用鍍層厚度測(cè)試儀檢測(cè)鍍層氧化膜厚度，使用MATLAB曲線模擬確定出最優(yōu)氧化膜

4、厚度為3-5um;然后，闡述了玻璃金屬封接工藝的基本流程，首先采用簡(jiǎn)單對(duì)比法得出封接工藝參數(shù)為封接溫度910℃，氮?dú)馔ㄈ肓?000L/h，封按時(shí)間20min，由于該試驗(yàn)方法不全面，得出的工藝不一定是最佳的。隨后采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)三因素五水平的正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過極差數(shù)據(jù)分析法確定出封接工藝參數(shù)封接溫度940℃、封接時(shí)間20min、氮?dú)馔ㄈ肓?400L/h及方差數(shù)據(jù)分析法確定出最佳的封接工藝參數(shù)封接溫度940℃，氮?dú)馔ㄈ肓?50L/h

5、，封接時(shí)間30min。最后，通過匹配的膨脹系數(shù)，最優(yōu)的氧化膜厚度，最佳封接工藝解決鈦合金玻璃封接氣密性及絕緣性不合格問題。最終希望能試驗(yàn)出封接性能優(yōu)越的能與新型鈦合金進(jìn)行封接的玻璃組分及其最佳的封接工藝及封接參數(shù)。
　　研究結(jié)果表明:鉍酸鹽系玻璃能與TC4良好封接，鈦合金的最佳鍍鎳厚度為3-5um，對(duì)鈦合金玻璃封接件漏率影響最大的因素是封接溫度，鈦合金玻璃封接的最優(yōu)封接工藝為封接溫度940℃、保溫時(shí)間30min、氮?dú)馔ㄈ肓?50L