Wichtige Verfahren zur Optimierung des Dichtungsprozesses und zur Echtzeitüberwachung der Metall-Glas-Dichtungsstruktur (MTGS) werden ausführlich beschrieben. Der Embedded Fiber Bragg Gittersensor (FBG) wurde entwickelt, um eine Online-Überwachung von Temperatur und hoher Restspannung im MTGS bei gleichzeitiger Umgebungsdrucküberwachung zu erreichen.
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Methodenartikel
Optimierter Versiegelungsprozess und Echtzeitüberwachung von Glas-Metall-Dichtungsstrukturen
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Restspannung ist ein wesentlicher Faktor, um die Hermetie und Robustheit einer Glas-Metall-Dichtungsstruktur zu erhalten. Der Zweck dieses Berichts besteht darin, ein neuartiges Protokoll zur Charakterisierung und Messung der Restspannung in einer Glas-Metall-Dichtungsstruktur zu demonstrieren, ohne die Isolierung und Hermetizität von Dichtungsmaterialien zu zerstören. In dieser Forschung wird ein Femto-Laser-eingeschriebener Faser-Bragg-Gittersensor verwendet. Die gemessene Glas-Metall-Dichtungsstruktur besteht aus einer Metallschale, einem Dichtglas und einem Kovar-Leiter. Um die Messungen lohnenswert zu machen, wird die spezifische Wärmebehandlung der Metall-Glas-Dichtung (MTGS) untersucht, um das Modell mit bester Hermetizität zu erhalten. Dann wird der FBG-Sensor in den Weg des Dichtungsglases eingebettet und wird gut mit dem Glas verschmolzen, wenn die Temperatur auf RT abkühlt. Die Bragg-Wellenlänge der FBG verschiebt sich mit der Restspannung, die bei der Versiegelung des Glases entsteht. Um die Restspannung zu berechnen, wird die Beziehung zwischen Bragg Wellenlängenverschiebung und Dehnung angewendet, und die Finite-Elemente-Methode wird auch verwendet, um die Ergebnisse zuverlässig zu machen. Die Online-Überwachungsexperimente der Restspannung im Dichtungsglas werden bei unterschiedlichen Belastungen, wie hochtemperatur und hochdruckweise, durchgeführt, um die Funktionen dieses Protokolls in rauen Umgebungen zu erweitern.
Einleitung
Metall-Glas-Dichtung ist eine ausgeklügelte Technologie, die interdisziplinäres Wissen (d. h. Mechanik, Werkstoffeund Elektrotechnik) kombiniert und in der Luft- und Raumfahrt 1, Kernenergie2und biomedizinische Anwendungen weit verbreitet ist. 3. Es hat einzigartige Vorteile wie höhere Temperatur und Druckbeständigkeit im Vergleich zu organischen Materialdichtungsstrukturen. Je nach Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) kann MTGS in zwei Typen unterteilt werden: abgestimmte Dichtung und nicht übereinstimmende Dichtung4. Was die abgestimmte Dichtung betrifft, so ....
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Protokoll
1. Produktion der MTGS-Struktur mit guter Hermetizität
HINWEIS: Die Verfahren für die MTGS-Struktur umfassen die Vorbereitungen für Komponenten der kombinierten Struktur, den Wärmebehandlungsprozess und Untersuchungen für die Durchführung von MTGS-Proben. Die komplette MTGS-Struktur besteht aus einer Stahlschale, Kovar-Leiter und Dichtungsglas. Siehe Diagramm und Abmessungen in Abbildung 1 bzw. Tabelle 1.
- Gießen Sie das granulierte Glaspulver (ca. 1,1 g) in die Form und legen Sie die Form dann auf die Pressmaschine, um das granulierte Glas zu verarbeiten, wie in A....
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Ergebnisse
Aus den Ergebnissen von Abbildung 5wird die Standard-Wärmebehandlung zur Herstellung der MTGS-Modelle mit hoher Druckdauer untersucht, und die Modelle können die Untersuchungen (z.B. Lichtdurchlässigkeit, Druckausdauer, SEM, etc.) erfüllen. So kann die produzierte MTGS-Struktur angewendet werden, um Die Hermemizität in rauen Umgebungen zu erhalten.
Die FBG kann gut mit DER MTGS-Struktur verschmolzen werden, und die Restbelastung im Dichtungsglas wird durch Bragg W.......
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Diskussion
Zu den kritischen Schritten für die Spannungsmessung des Dichtmaterials der MTGS-Struktur bei hoher Temperatur und hohem Druck gehören 1) die Herstellung der MTGS-Modelle mit dem FBG-Sensor, von dem sich der Gitterbereich in der Mitte des Dichtungsglases befindet; 2) Erhitzung des gesamten Modells mit einem Standard-Wärmebehandlungsprozess, und nachdem das Modell auf RT abgekühlt ist, wird der FBG-Sensor gut mit dem MTGS-Modell verflochten, und die Restspannung kann durch Bragg Wellenlängenverschiebung gemessen werden; 3.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde vom National S&T Major Project of China (ZX069) unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| ABAQUS | Dassault SIMULA | ABAQUS6.14-5 | Die Software zur Durchführung numerischer Simulationen. |
| Faser-Bragg-Gittersensoren | Femto Fiber Tec | FFT. FBG. S.00.02 Einfachapodiertes | |
| FBG-Fusionsspleißgerät | Furukawa Information Technologies and Telecommunications | S123M12 | die Fusionsspleißgeräte von FITEL eine hervorragende Lösung sowohl für Feld- als auch für Werksspleißanwendungen bieten? |
| Glaspulver | Shenzhen Sialom Advanced Materials Co., Ltd | LC-1 | Eine Art Glaspulver mit niedrigem Schmelzpunkt (380?). |
| Graphitform | Bearbeitungswerkstatt der Tsinghua-Universität | Graphit | Die Form, um jeden Teil der Metall-Glas-Struktur zu lokalisieren. |
| Heizofen | Tianjin Zhonghuan Electric Furnace Technology Co., Ltd | SK-G08123-L | vertikaler Rohrofen |
| Kovar Leiter | Shenzhen Thaistone Technology Co., Ltd | 4J29 | Ein gängiges Material, das für die elektrische Durchdringung in der Metall-Glas-Dichtungsstruktur verwendet wird |
| Optischer Interrogator | Wuhan Gaussian Optics CO., LTD | OPM-T400 | FBG-Spektrumanalysemodule |
| Pro/ Ingenieur | Parametric Technology Corporation | PROE5.0 | Die Software zur Erstellung der 3D-Geometrie. |
| Stahlschale | Beijing Xiongchuan Technology Co., Ltd | 316 Edelstahl | Eine Art austenitischer Edelstahl |
Referenzen
- Alves, F. J., Baptista, A. M., Marques, A. T. Metal and ceramic matrix composites in aerospace engineering. Advanced Composite Materials for Aerospace Engineering. , 59-99 (2016).
- Dai, S., et al.
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Nachdrucke und Genehmigungen
