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SiC陶瓷与Ni基高温合金连接件应力的有限元分析

李树杰  刘伟  李姝芝  梁晓波  付春娟  
【摘要】:陶瓷与金属连接具有重要的工程应用背景,然而却面临诸多技术难关,连接件的热应力缓解便是其中之一。本文作者采用弹性有限元方法,对采用不同材料作为中间层得到的实际连接尺寸的SiC陶瓷与Ni基高温合金连接件的应力进行计算,并结合各种材料的塑性对连接件的应力进行定性分析。计算结果表明,SiC陶瓷与Ni基高温合金直接连接产生的热应力很大。最大轴向拉应力位于陶瓷近缝区,导致连接件强度偏低或断裂。采用功能梯度中间层或软金属中间层能在一定程度上缓解热应力;硬金属中间层虽然不能缓解应力,但能改善应力分布状态,使最大轴向拉应力迁移出比较薄弱的陶瓷一侧,有利于连接强度的提高;采用软、硬金属复合中间层具有较好的缓解应力和改善应力分布的效果,但却较多地增加了连接件的界面,有可能导致负面效应,在实际工程应用中需要根据具体情况,权衡利弊,综合考虑。

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