题目：金属泡沫缓解陶瓷/金属钎焊接头内应力的机理研究

陶瓷与金属的连接在航空航天等领域有广泛应用并且具有重要的研究价值。但是，由于陶瓷和金属在各方面存在极大的差异，特别是二者之间热膨胀系数不匹配引起的接头残余应力，是影响接头强度的主要因素。因此，进行陶瓷/金属接头残余应力的分析，寻求缓解残余应力的有效方法及其缓解机制对于陶瓷/金属连接技术有着非常重要的意义。

本文提出采用泡沫镍材料作为中间过渡层缓解接头残余应力并分析其影响机制。采用实验研究的方法，深入研究了填加不同厚度泡沫镍层的陶瓷与不锈钢连接接头的组织结构和接头热循环过程中组织变化及断裂行为研究，分析了泡沫镍层对接头组织、剪切强度和热循环寿命的影响规律。同时，利用ANSYS有限元软件，采用有限元数值模拟的方法，对Al2O3陶瓷与1Cr18Ni9Ti不锈钢直接钎焊以及填加泡沫镍中间层的连接接头残余应力大小和分布情况进行了分析。

实验结果表明，添加泡沫镍中间层后，钎焊接头各区域Ti元素的分布也发生了很大变化，抑制了金属间化合物的的形成，减小了脆断产生的可能性。接头的剪切强度和热循环寿命均比直接钎焊时有较大提高，接头的热循环周期增加了12倍左右。

有限元计算结果表明，填加泡沫镍中间层后，陶瓷/不锈钢接头的残余应力有大幅下降，由314MPa减小为177MPa，验证了泡沫镍材料缓解接头应力的有效性。这是由于泡沫镍材料的屈服强度较低并且具有一定的塑性，当应力达到泡沫镍的屈服强度时，泡沫镍首先发生塑性应变，从而阻止了应力继续升高。说明泡沫镍层起到了缓冲层的作用，有效的改善了应力分布，降低了应力大小，提高了接头可靠性。