工程硕士毕业论文开题报告
在学习、工作生活中，报告的用途越来越大，报告中提到的所有信息应该是准确无误的。相信许多人会觉得报告很难写吧，以下是小编为大家整理的工程硕士毕业论文开题报告，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
工程硕士毕业论文开题报告1
1、研究的背景及意义
独山子石化公司认真贯彻落实集团公司工作会议精神，围绕股份公司总部“建设国际综合性能源公司”的战略目标，开始了一系列的大型建设工程。其中具有代表性的大型建设工程是独山子石化1000万吨炼油及120万吨乙烯改扩建工程。
炼油部分：建设1000万吨常减压、120万吨延迟焦化、200万吨蜡油加氢裂化、300万吨直馏柴油加氢精制、80万吨催焦化柴油加氢等10套装置。
化工部分：建设100万吨乙烯、60万吨全密度聚乙烯、30万吨高密度聚乙烯、55万吨聚丙烯、60万吨芳烃、32万吨苯乙烯、13万吨聚苯乙烯、13万吨丁二烯、12万吨MTBE/丁烯-1、10万吨丁苯橡胶、8万吨SBS、2万吨己烯-1等12套装置。
公用工程部分：主要建设3台10万千瓦汽轮发电机组、5台410吨/小时循环流化床锅炉的动力站，以及系统配套项目。
该工程是目前国内最大的炼化一体化工程，是西部大开发标志性工程之一，是中国石油“十一五”重点工程。工程对于拉动地方经济、繁荣西部具有重要的意义。工程总投资300亿元，税后财务内部收益率12.5%，税后投资回收期8.77年。于2005年8月22日破土动工。
独山子石化公司在千万吨炼油百万吨乙烯工程建设过程中，积累了大量的科学的项目管理经验，建立了高效的管理体系和运行机制，同时也有一定的执行过程的问题。因此，根据独山子石化千万吨炼油百万吨乙烯工程建设实际情况，分析现有工程管理体系的利弊、存在的问题，总结出完善过程管理的思路和做法，为今后的工程建设提供有益借鉴，将是十分有意义的。
2、国内外研究成果简述
现代项目管理将整个项目管理工作,看成是一个完整的管理过程，并且将各项目阶段的计划、实施、控制等具体管理活动,看成是一个个完整的工作过程。现代项目管理要求在项目管理中，要根据具体项目所属专业领域的特性和实现过程的特定情况，及实现过程中所面临的各种限制条件，将一个项目划分成各个便于管理的项目阶段，并将这些不同项目阶段的管理活动进一步划分成一系列的具体管理过程，分阶段、按过程做好一个项目的管理。现代项目管理的目标，是要在生成项目产出物(成果)的实现过程中，通过项目的管理过程去保障项目目标的实现。
近年来，结合多年的管理实践，建设部会同有关部门共同编制了《建设工程项目管理规范》，全面总结巧年来建筑业企业借鉴国际先进管理方法，推行施工项目管理体制改革的主要经验，进一步规范全国建设工程施工项目管理的基本作法，促进建设工程施工项目管理水平，与国际惯例接轨拉，以适应社会主义市场经济发展的需要[7]。经国家有关部门会审，批准为国家标准，并于2002年5月1日起施行。但系统的引进项目管理的知识还是近几年的事。
1999年11月，我国与PMI签订合作协议，正式将PMP认证引入中国时，国内知道项目管理知识体系和PMP的人很少。2000年6月中国首次PMP考试也仅有60多人参加。如今，随着我国经济的迅速发展，国内大量的建设项目，如:三峡工程，西气东输，2008北京奥运会，2010上海世博会等等，需要大量的项目管理专业人才。同时，随着经济全球化进程的加快，人们从各种渠道越来越多的接触到项目管理的知识，并逐渐认识到项目管理知识的重要性。
近年来，我国掀起了学习项目管理知识的热潮。项目管理在TI行业中的应用与推广正方兴未艾，己呈星火燎原之势。因为TI行业强烈的示范作用而成为项目管理知识推广的强力推进器。如今，PMP认证与MBA，MPA文凭一样成为中高级管理人员热捧的对象。这一轮热潮的兴起大大加快了我国在项目管理方面与国际接轨的速度。
上个世纪60年代，项目管理还处于起步阶段，学术论文很少。到了70年代，对项目管理软件的开发和使用已成为趋势:有些研究成果已涉及到了图形评审技术(PERT)的应用。这个时段的研究焦点是:成本与进度控制，绩效考评，工作分解结构(简称:WB S)的使用，全生命周期管理。本阶段的学术研究大多由政府部门主持与发起，由商业与教育机构发起的研究已有所增加。70年代末期，成本设计(design-to-cost)，全生命周期成本的概念己在学术论文中出现，并在80年代发展为一个通用的概念，特别是在政府机构与防卫部门中。
80年代，关于项目管理的学术论文显著增长。研究专注于成本设计和生命周期成本。关于项目风险管理，成本/进度控制指标体系和挣值(Earned Value)的概念已出现。其它涉及较多的研究范围还包括:团队建设，质量管理，人工智能、专家系统，知识库系统。
到了90年代，大量的研究集中于人力资源方面，包括:团队建设，领导能力开发和激励:并有大量的文章集中于风险管理，质量管理和沟通管理。
项目管理的未来发展方向有:
a.标准化的过程和工具，以及标准化的术语，有助于项目成功;
b. Web技术将在帮助项目沟通与协同中发挥巨大的作用;
c.使用被普遍接受的项目管理实践与观念将会在承包合同的要求中写明;
d.项目管理的外购服务将会被绝大多数公司所采用。
3、研究内容与方法
将按照《工程项目管理学》理论，分析千万吨炼油百万吨乙烯工程目前管理存在的主要问题及原因，提出加强工程管理的改进建议。论文的基本内容和框架结构设计如下。
1 前言
2 项目管理理论方法及应用综述
2.1 现代项目管理理论与方法综述
2.2 石化建设工程项目特点
2.3 现代项目管理理论与方法在石化建设工程项目管理中的应用
3 独山子石化千万吨炼油百万吨乙烯工程及项目管理体系
3.1 独山子石化千万吨炼油百万吨乙烯工程概况
3.2工程建设项目管理体系与管理机制
4 独山子石化炼油乙烯工项目管理实践的分析
4.1 项目管理体系结构分析
4.2 HSE管理分析
4.3工程质量管理分析
4.4 招投标管理分析
4.5 物资采购管理分析
4.6 工程进度管理分析
5 总结与建议
在研究方法与思路方面,广泛收集有关工程建设有关资料，分析现有工程管理体系中存在的差距以及完善工程管理体系面临的问题，着眼于工程建设主要环节，从整体性和系统性的角度，构建工程建设管理整体框架，提出符合企业实际的对策。目的在于建立符合独山子石化公司管理需要的内部控制体系，总结出加强和完善工程建设的思路和做法。
4、开题条件
本人在中国石油大学(北京)攻读工程硕士学位期间，按照工商管理学院项目管理工程硕士培养方案的要求，已修业完成了相关课程和必修环节，学分达到了规定的要求，经学院考核合格，导师同意进入论文阶段。
5、时间安排
20xx.02—20xx.05 选题、文献查阅，完成文献综述
20xx.06—20xx.10 完成开题报告
20xx.10 开题答辩
20xx.11—20xx.02 撰写论文初稿
20xx.03—20xx.05 完成论文中稿
20xx.06—20xx.10 论文定稿、答辩
工程硕士毕业论文开题报告2
一、背景及研究意义
1.1背景
电力系统运行是电力安全生产的重要环节，其高度可靠性和高度安全性对运行、检修人员提出了较高的要求。对于电力生产人员，不仅需要掌握相关理论知识，还需要在理论基础上锻炼其实际应用和操作能力，因此，多年来电力系统仿真一直是电力行业科研人员研究的重要课题。我国自八十年代引进第一套300MW火电机组仿真培训系统以来，已先后开发了核电站仿真培训系统、变电站仿真培训系统、电网调度仿真培训系统等，这些系统为提高电力操作人员的技术水平，保证电力安全、优质、高效地生产做出了很大的贡献[1,2,3].
但随着计算机技术的快速发展，原来的培训学习系统以逐渐不适应数字时代的发展。比如基于物理的培训系统,需要专用设备实现，设备不仅相对复杂，需要相对较大的空间，而且价格昂贵，学习人员不得花费大量的时间和精力到专门的培训部门学习。这在一定程度上限制了学习人数和质量[4].因此，近年来虚拟显示技术被逐渐引入到了电力系统计算机仿真教学培训中。
1.2意义
在电力行业中，由于电是很危险的，每一个生产环节中都可能存在安全隐患，并且不是每一个生产现场都可以进去的；同时电力设备的昂贵，一旦发生事故则损失惨重。利用虚拟现实技术虚拟电力培训系统，不仅能节省资金,降低危险，还能使这些环节联系更加密切，使受训员工进入每个部分进行深入了解，往往会学到现实当中无法接触的东西[5,6].本课题利用计算机在虚拟现实环境中，模拟二次回路故障现场情况，并可以与实际的二次装置相连接，使学员能够在虚拟与现实相结合的环境下，进行所有二次项目的判断、查找以及故障处理的训练。
二、国内外研究现状与存在的主要问题
电力系统中仿真的应用有着至关重要的作用和意义，无论实在计算潮流、稳定性分析、系统规划、事故分析，还是对电力系统工作人员的培训等方面，都离不开电力系统仿真，对于电力系统的仿真现在大致可分为三种：
一、主要针对电力系统电磁暂态及机电暂态分析的仿真，其主要由一些仿真软件来实现，如Matlab、PSASP、 EMTP、PSCAD、BPA等，这些软件具有强大的模块分析的功能，用程序模块实现电力系统装置各种可能的功能元件，在仿真时用图形操作将这些功能元件按被试装置的实际结构组成装置的软件框图，根据电力系统的运行结构和参数,对系统各种情况下稳定性及动态特性进行分析、研究[7,8,9,10,11].
二、为物理操作方面的仿真，这种仿真技术在电力系统中主要分为三大块：电站仿真、电网仿真和变电站仿真,其主要是由仿真机来实现的。
一般仿真机主要由三个部分组成：仿真计算机、I/O接口系统和控制操作盘台。运行技术人员通过控制操作盘台上的模拟操作器、逻辑操作器或按钮、开关把手等进行所需的有关操作例如增加或降低某些设备的负荷，也可能是启动或停止某些设备。这些操作信号经过I/O接口的输入通道进入仿真计算机，仿真计算机按照输入值的变化，根据所编制的程序进行数学模型运算或逻辑判断，把运算和判断结果通过I/O接口输出通道送到控制操作盘台上的显示设备，显示出整个发电机组各参数的动态变化规律[12],例如各参数点的压力、温度、流量、汽包水位、汽轮机转速、发电功率等，以及各个主、副设备的运转状态，如某设备正在运行中或处于停止状态等。
仿真机一般用于电厂、变电站和电网调度运行操作人员的培训，且已经取得了非常好的效果。仿真机的主要任务是培训运行操作人员、管理人员、技术干部，使其熟悉掌握机组的全部操作，包括正常工况、异常工况和事故状态的操作与处理，以及自动控制系统投入运行和切除条件下的操作。其可以为学员创造一种身临其境、完全真实的建构主义学习环境，为实现“学生中心，从做中学”提供了理想的条件[13,14,15].
仿真机的应用主要有以下特点[16]:
1、经济性
在仿真机出现以前，电站机组的运行人员往往只能通过理论知识和实际机组的跟班操作，即“师傅带徒弟”的模式，才能获得对机组的操作与控制能力。而仿真机在实际投运后，极大地缩短了培训周期，减少了培训费用。同时增强了培训效果运行人员在培训的时段内，可以自由地操作控制虚拟的机组。能够予以各种运行设置，有练习机组突发事故的机会。它所带来的是机组运行的新概念与全新操作感受。
2、安全性
仿真机问世后，可以放心地在仿真机进行大量故障设置，针对事故的紧急排除，及早消除隐患。由于是软件操作，不存在任何的安全问题。在培训期间，运行人员的安全，可以给培训人员提供较为宽松的环境，提升培训效果,让运行人员在真正的事故中处理起来更加得心应手。这样，就为电站的运行安全增加安全系数。
3、灵活性
在实际运行的机组上进行运行人员的培训，一般都会受具体环境制约培训。而如今的培训阶段，教练员又可以依据相关的情况。例如运行人员的运行水平和机组的特性，合理地安排培训范围与培训内容。在培训课上，教练员能够方便的确定机组运路线、安排启停机、故障的预设置、仿真速度的调节、事故追忆的多次练习等。
其缺点是只有二维画面，无法给使用者以真实的三维感觉；使用专用设备来实现物理仿真，导致了仿真培训系统的庞大、复杂及昂贵；仿真培训系统难以随真实系统的变化而变化等。
三、应用虚拟现实技术的仿真培训系统
虚拟现实（VR:VirtualReality）技术是20世纪80年代末90年代初崛起的一种实用技术，它是一种综合计算机图形技术、人工智能、仿真技术等多种学科而发展起来的新技术[17,18,19,20,21].它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的人工环境--虚拟环境，以模拟方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界，在视、听、触等感知行为的逼真体验中，参与者可以直接探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化,仿佛置身于一个虚拟的世界中[22,23,24].
与以往的仿真培训系统相比，基于虚拟现实技术的电力系统仿真培训系统具有以下优点[25,26,27,28,29]:①充分利用文本、图形、三维影像、三维动画和声音等多媒体表现形式刺激学员的视觉、听觉神经，调动学员的积极性和主动性，从而改善了培训效果；②既可以降低培训系统的硬件投资，又能方便及时地反应电厂、变电站等的变化。因此采用虚拟仿真培训系统有助于实现对于不可视、不可摸、不可入的危险场所的仿真以及解决培训设备不足、型号落后且难以更新换代等困难。
虚拟现实技术所具有的主要特点是[30,31]:
沉浸性（Immersion）：指计算机操作人员作为人机环境的主导者溶入于虚拟环境中，通过多维方式与计算机所创造的虚拟环境进行交互，能使参与者全身心地沉浸在计算机所生成的三维虚拟环境中，产生身临其境的感觉。
交互性（Interaction）：是指操作者与虚拟环境中所遇到的各种对象的相互作用的能力，它是人机和谐的关键性因素。交互性包含对象的可操作程度及用户从环境中得到反馈的自然程度、虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等。
构想性（Imagination）：是通过虚拟现实，从定性和定量综合集成环境中结合，引导人们去深化概念和萌发新意，抒发人们的创造力。
目前美国、加拿大等国家已经开发了基于虚拟现实技术的电厂、变电站仿真培训系统[31],我国在这方面也取得了一定的突破，国内的一些大学和电力公司已经开发出了虚拟变电站、电厂仿真培训系统，如江西赣东北供电公司的110kV东风变电站虚拟变电站仿真培训系统[2].但这些仿真系统都是针对电厂、变电站的运行、巡视等方面的培训[33].
对于电力系统二次回路检修的培训，至今仍停留在“师傅带徒弟”的模式在实际系统上现场培训，由于电厂、变电站始终处于稳定工况下连续运行，受训人员的检修知识只能从理论学习或师傅的口头传授上获得，很难在头脑里建立起具体的认识，只有在某一设备出现故障的情况下，受训人员才能在老师傅的带领下进行故障处理，受训人员很少有自己动手操作的机会，尤其是对于一些极少发生的故障处置就更难有机会学习。
目前，虚拟现实的开发软件主要用OPENGL[1,4]、VRML[3]、VRP等，本课题利用虚拟现实平台（VRP）软件，根据丰满电站的实际系统建立与实际一致的虚拟现场，再根据所收集到的各种故障及其所对应的状态、信号和现场表现，在虚拟模型中将这些现象表现出来，力求与实际现象相一致，使受训人员能够在虚拟现实中得到与实际现场一样的训练。其具体步骤如下：
1、教员平台和故障显示平台的建立
此步工作可分为教员平台和故障显示平台两部分，分别由两台显示器显示。
教员平台可以由教员设置故障的类型和地点，并观看学员的操作过程，对学员的操作打分，回放故障发生及保护动作过程。在第二步工作完成后，教员平台还可以通过仿真软件将设置的故障信号输出给实际保护装置。
故障显示平台可以显示在运行值班室所反映出的故障信号，及相应的光字牌。
2、计算机仿真与实际保护装置的连接
在教员平台中建立大型电力系统电磁暂态仿真计算系统，将教员平台设置的故障信号转换成模拟信号输出给保护装置，并将保护装置的动作情况反映到故障显示平台上。
3、虚拟现场的建立
利用一台显示器构建出一个与实际现场环境基本一致的虚拟现场，对应教员平台所设置的故障，在故障地点显示出相应得故障形式，并将该故障所对应的信号、报警以及光字牌反映到故障显示平台上，学员根据故障信号，通过学员机选择所需工具，在虚拟现场根据处理方案，查找、处理故障。
四、工作计划进度
20xx年xx月至20xx年xx月：学习VRP软件，并构建教员机平台和故障显示平台。
20xx年xx月至20xx年，建立大型电力系统电磁暂态仿真计算系统，并通过实时仿真进程控制系统使其与继电保护装置相连接。
20xx年xx月至20xx年xx月，建立虚拟现场，并添加各种故障现象。
五、研究中可能遇到的困难和解决办法
本课题最主要的问题就是工作量大，这就要求我必须提高效率，端正工作态度，确保已完成任务的质量，并勤与导师沟通，力求仿真系统的真实性和人性化，便于日后对系统得扩充与升级。
六、参考文献
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工程硕士毕业论文开题报告3
1绪论
近年来随着全球可持续发展的推进，低碳环保经济成为世界各国所倡导的经济发展模式。充分利用有限的资源,实现效益的最大化和成本的最小化已成为各个企业追求的目标。不锈钢复合板作为一种资源节约型的产品，实现了低成本和高性能的完美结合，有良好的社会效益。
不锈钢复合钢板是一种由基层和覆层复合而成的金属钢板，基层主要承受结构强度和刚度，覆层主要满足耐蚀和耐磨等特殊性能要求，通常覆层厚度只占总厚度的10%~20%[1]，是纯不锈钢板的最佳替代材料，不但节约大量的稀有贵重金属，而且可以降低成本的30%~50%[2];被广泛应用于石油化工、航空、航天、核工业、电力、水利、食品等领域[3]。因此新型薄层不锈钢复合板的研究和制备已经成为不锈钢领域中一个重要的发展方向[4]，是国家建设“资源节约型、环境友好型”社会大力推广的新型材料。
随着国民经济的快速发展，不锈钢的防腐蚀性能已经不能满足越来越高的防腐蚀条件。然而钛合金具有耐高温、耐腐蚀、比强度高等优点，在-253℃~500℃的温度范围内能够保持较好的综合性能。近年来，钛及其合金不但被广泛应用于传统的汽车、石化、生物工程等领域，同时作为新技术应用、工艺创新、新设备制造等方面的重要原材料得到不断重视[5-7]。但因其开采成本和冶炼制备价格较高，又影响到钛及其合金在各行业中的推广应用[8]。
钛/铁/不锈钢复合板是一种新型的结构材料，它以工业纯铁为基层，TA1工业纯钛、304不锈钢分别为两侧覆层的复合钢板。这类钛-钢连接结构既具有钛的高耐蚀性，又有结构钢的高强度、高弹性模量，同时可显著降低结构的材料成本[9]。工业纯铁具有承受载荷的能力且钛、不锈钢具有耐腐蚀的功能,与钛板和不锈钢板相比不仅节约了大量稀有贵重金属，而且可以降低成本，是纯钛板和纯不锈钢板的最佳替代材料。
以钛/铁/不锈钢复合板制作的压力容器，与不锈钢复合板相比，其内部的钛覆层的耐腐蚀性能强于不锈钢覆层，能满足不锈钢达不到的腐蚀条件，同时外层的不锈钢覆层可以满足一般的防腐蚀条件，既能满足服役条件，同时大大节约了生产成本，具有很高的应用价值。压力容器的生产工艺主要为对接焊方式，所以进行钛/铁/不锈钢三层复合薄板对接焊工艺的研发尤为重要。
2国内外研究现状
2.1钛合金薄板对接焊
本课题使用的复合板，其钛覆层只有0.2mm，属于钛合金薄板。目前，钛合金焊接最常用的方法是钨极惰性气体保护焊(TIG)和熔化极惰性气体保护焊(MIG)，焊接工艺成熟，然而，电弧的热输入量大导致薄板焊接时产生的变形难以得到控制。相比之下，高能束流的焊接，例如电子束焊接和激光焊接[10-11]，由于热输入小、焊接接头质量高等特点，在实现小变形的全熔透焊接方面具有很大的发展潜力。
随着科技的进步，激光加工的迅速发展为钛合金的焊接提供了新的可能，由于其具有能量集中，焊缝成形好，操作简单等优势，非常适合焊接钛合金材料，正在成为钛合金焊接的重要手段。相比于其他传统焊接方法，激光焊接具有能量集中、热影响区域小、焊缝成形好、易于自动焊接和监测等优点，适合于焊接钛及钛合金材料。由于钛及钛合金具有低热传导率和对红外线光高吸收率等物理特性，故激光焊接钛及钛合金更容易得到深穿透焊。激光焊接过程中重要的焊接参数有脉冲波形、激光功率、焊接速度、离焦量和保护气体流量等。通过适当地调整激光焊接相关工艺参数，就可以确保重复实现优良的焊缝成形。
日本学者Shinoda[12]等对β型钛合金Ti-22V-4Al薄板激光焊接的可焊性进行了研究，获得的焊缝组织室温机械性能与母材近似，随后他们研究了β型钛合金激光焊接接头的裂纹敏感性，结果发现，在高的热输入情况下，β型钛合金有很大的裂纹倾向[13];Tsay[14]研究了Ti6Al4V激光焊接接头微观组织对疲劳裂纹生长率的影响;Mourton[15]采用三水平全因子设计对CO2激光焊接8mm厚的Ti6Al4V的工艺参数进行了优化;刘金合等[16]采用三水平正交因子设计研究了Ti6Al4V的激光焊接工艺参数。目前，针对钛及钛合金的激光焊接，很多学者进行了相关的试验研究，但多针对的是厚板超过1mm的情况，涉及密封焊接工艺及性能的研究比较少，且未见到有关焊接后密封性能的研究[17-19]。
近年来，复合焊接方法逐渐进入大众的视野。在焊接钛合金薄板中，激光-电弧复合焊是一种新型的`方法。激光-电弧复合焊接是将激光和电弧两种热源通过旁轴或同轴相结合并作用于工件的同一位置，实现金属材料连接的过程，它综合了激光焊接的高速度、高效率、低热输入和电弧焊接良好的桥连性，成为近年来焊接领域的一个研究热点。Steen[20]在上世纪80年代首次提出CO2激光-TIG电弧复合概念时就对0.8mm厚度的纯钛板进行了复合焊接试验，发现采用复合焊接，焊接速度可以提高2倍，显示出了复合焊接在薄板连接方面的优势。20xx年，崔丽[21]研究了工业纯钛(1.5mm)的光纤激光-熔压极惰性气体保护焊复合焊接，发现立交量和两热源之间的距离对焊接横截面形状、焊缝、余高影响不大，而激光功率、电流、焊接速度对线能量的输入有直接影响，对焊接成型的影响则更大。20xx年Murakami等[22]采用光纤激光-MIG电弧复合焊接钛板时可以通过调整工艺参数来优化焊接的咬边程度，并且认为焊接接头的力学性能和焊缝内的化学成分有关。但是对于薄板钛合金，MIG焊接时易发生电弧不稳定，且易产生烧穿和飞溅[23]。
考虑到薄板加工对精密度的要求，微束等离子弧焊接也是一种有效的加工方式。微束等离子弧焊接是高能量密度的焊接方法，其所选用的等离子弧种类为混合型等离子弧，电弧收缩度极高，能量集中[24]，焊接过程中熔池容易控制，焊接热影响区小，焊缝具有成形精度高、焊接缺陷少、外形美观等优点，特别适用于薄板焊接[25]，已成为TC4钛合金薄板焊接首选的工艺。20xx年李杰勋[26]采用微束等离子熔焊工艺在钛合金表面制备钛基复合材料，选用优化后的工艺参数来熔覆制备不同合金成分的复合材料涂层，研究涂层的组织和性能，来探索出一种新的钛合金表面复合材料涂层制备工艺。
2.2钛-铁复合板对接焊
钛及钛合金构件的制造过程复杂，使用成本高昂，所以钛/铁的焊接研究几乎是伴随着钛的工业化发展同时进行的。由于钛的化学性质活泼，在400℃以上，极易受到氢、氧和氮的污染并使接头脆化,因此钛及钛合金与钢的焊接必须在惰性气体保护下或真空中进行。目前，钛/铁的焊接方法主要有弧焊、电子束焊、激光焊、摩擦焊、爆炸焊、扩散焊和钎焊等。
2.2.1弧焊
李标峰[27]曾尝试使用TIG焊方法，不加焊丝直接将纯钛和纯铁焊接起来，结果发现焊接过程中焊道便自行开裂，并有硬脆的焊珠脱落。钛与钢的直接焊接在国内外均有多次尝试，结果均以接头脆断而失败告终。原因在于焊接过程中产生的Ti-Fe金属间化合物使接头脆化[28]，而由于钛和钢热膨胀系数等热物理性质的差异而产生的焊接应力则加速了接头的断裂。为了获得优质的钛/钢异种金属接头，在焊接过程中必须尽量避免产生这种脆性相。张小明[29]采用MIG爆方法，以成分为Cu-3%Si-1%Mn、直径0.8mm的细铜丝为焊丝，将1mm厚的纯钛板焊接到12mm厚的SS400钢板表面，结果表明，接头抗拉强度达300MPa以上。李标峰[30]采用Ta和Cu做中间填料，具体做法是先将Ta与钛，Cu与钢焊接起来，再将Ta与Cu焊接在一起，间接实现了钛与钢板材的焊接。得到了强度为600MPa的接头，接头断裂于Ta与Cu的连接处。
2.2.2电子束焊
电子束焊在焊接异种金属时比电弧焊更具优势。例如，高能量密度使电子束焊具有高的加热和冷却速度，能够克服由于两种金属熔化温度差别较大而产生的焊接问题，而低的热输入则可以缓解异种金属焊接时产生的焊接应力。然而，采用真空电子束焊方法直接焊接钛和钢依然不能克服接头脆断问题[31-32]。李标峰[33]以钒作为中间填料，先在钛板上堆焊一层钒，将钒层表面挫平后采用电子束焊方式焊接钒-铁界面，拉伸测试结果显示接头的抗拉强度为410MPa，接头断裂于纯铁母材，但钒-铁接头的质量波动性很大，部分接头出现脆断现象。王廷[32]采用真空电子束焊焊接2.5mm厚Ti-15-3钛合金和304不锈钢板时以1mm厚Cu板为填充金属，得到了没有裂纹的接头。结果表明在靠近不锈钢的区域，金属间化合物TiFe2弥散分布在Cu固溶体基底中。靠近铁合金的爆缝含有Ti-Cu，Ti-Fe-Cu金属间化合物层，在这里硬度达到最大值。拉伸测试时，在金属间化合物层发生脆性断裂，拉伸强度为224MPa。20xx年，王廷[34]又分别以0.7mm铜箔+0.7mm钒箔和由粉末冶金法制备的1.4mm厚V/Cu-V复合层做为填充层，采用真空电子束焊的方式焊接2.5mm厚的近α钛合金(Ti6Al2Zr2Mo2V)和304不锈钢。
2.2.3激光焊
激光焊与电子束焊一样，属于高能量密度、低热输入的焊接方法，在焊接异种金属时具有一定的优势。然而采用激光焊方法焊接钛及钛合金与钢则少有报道[35-36]。Z.Sun和J.C.Ion[37]总结了各种金属组合的激光焊效果，将结果分为“非常好”，“好”，“一般”和“差”，结论为饮钛与钢直接焊效果为“一般”。H.Hiraga[35]采用搭接接头形式，将激光束照射在钛板上，直接焊接纯钛和不锈钢。通过对脉冲能量和功率密度的控制，使不锈钢侧形成一个较小的熔化区域，从而限制金属间化合物的大量产生，得到了剪切强度为190MPa的接头。S.S.Zhao[36]等人同样采用搭接的方式，将激光束照射在钛板上，焊接了Ti6A14V和42CrMo，并通过有限元数值模拟的方法研究了焊接工艺参数与焊缝温度的关系。研究发现Ti6A14V和42CrMo母材之间有TiFe和TiFe2金属间化合物层存在，其厚度随着热输入的增加而变厚。通过对激光脉冲能量和功率密度的控制，可以使界面处的温度刚好等于或略高于42CrMo板的熔焊温度，以控制金属间化合物的生成，得到最佳的焊接效果。
2.2.4钎焊
钎焊是焊接过程中母材不熔化，而依靠熔化的钎料与母材表面的润湿、相互溶解和扩散而实现连接的焊接方法[38]。钎焊适用于焊接熔点高或塑形差的同种材料，或焊接时易产生金属间化合物或互溶相差的异种材料。但钎焊明显比扩散焊效率更高，接头设计也更加多变。因此很多难以解决的焊接组合均选择钎焊做为突破口[39-41]。关于钛及钛合金与钢钎料研究的报道较多，使用的钎料有Ag基，Cu基，Zr基和Ti基。
何鹏等人[42-43]以50μm厚的Ag-Cu27-Nil-Li0.5(wt.%)合金箔做为钎料对γ-TiAl合金与35CrMo钢进行了感应钎焊，并对钎缝的微观组织，接头的力学性能和断裂特征进行了研究。接头的最高强度为324MPa，最佳工艺参数为930℃保温1分钟，接头断裂于Al-Cu-Ti的金属间化合物层。Shiue R K等人[44-45]采用BAg-8和63Ag-35.25Cu-1.75Ti做为钎料红外钎焊TC4与17-4PH不锈钢时，尝试在钢侧镀Ni、Cr和Ni/Cr层作为过渡层增加Ag基钎料与钢侧的连接效果。结果表明钎缝中主要为Ti-Cr-Ni，Ti-Cr以及Ti-Cu金属间化合物，接头中没有Fe-Ti化合物出现。其得到的最佳工艺参数为850℃保温5分钟，接头的最高剪切强度为214MPa。A.EIrefaey等人分别采用Cu65.2-Ag31-Ti3.8(wt.%)[46]和Cu-Mnl2-Ni2(wt.%)[47-48]等铜基钎料钎焊纯钛和低碳钢。对钎缝相组成的分析结果表明：钎缝中有大量的Fe-Ti，Cu-Ti和Fe-Ti-Cu金属间化合物存在，尤其是Fe-Ti金属间化合物严重影响了接头的力学性能。对接头的剪切测试结果表明接头的最大剪切强度仅为61MPa。接头断裂于靠近低碳钢的钎缝中。
2.3铁-不锈钢复合板对接焊
随着不锈钢复合板在工业生产中的应用日益广泛，目前对不锈钢复合板的焊接研究也越来越多。对不锈钢复合板的焊接工艺进行研究，主要是为了获得具有优异力学性能和耐腐蚀性能的不锈钢复合板接头。但是由于不锈钢复合板的基层与覆层化学成分、物理化学性能差异较大，因此要保证不锈钢复合板接头具有良好的综合性能具有一定难度。依据文献查询，目前国内外对覆层奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的焊接性研究相对较多，工艺上相对成熟，对于不锈钢复合板的焊接工艺评定以及异种金属的焊接性研究也已有一些文献报道。
王文先[49]等人采用4种不同工艺对1Cr18Ni9Ti/Q235复合板的对接焊工艺进行研究，并对焊接接头的显微组织、力学性能以及覆层耐腐蚀性能进行了分析。研究表明，采用钨极氩弧焊焊接覆层和基层，覆层焊缝的显微组织为奥氏体加少量铁素体，基层为较高韧性的板条马氏体，接头力学性能良好。而采用埋弧焊焊接基层时焊缝组织为粗大的柱状晶，韧性较差。钨极氩弧焊接头在浓度为1mol/LNaCl中覆层的抗电化学腐蚀性能与母材相近，且无晶间腐蚀现象。吕世雄[50]等人采用钨极氩弧焊对316L/20G双金属复合管进行对接焊，实验中采用ER316L焊丝焊接覆层，采用ER309L焊丝焊接过渡层，采用ER55-G焊丝作为填充材料焊接基层，并对接头进行了拉伸、弯曲、冲击等力学性能测试，以及对接头微观组织、主要合金元素的扩散进行了分析，结果表明，获得接头的力学性能良好，覆层焊缝中合金元素并未被基层焊缝稀释。
Chuaiphan W等人[51]采用钨极氩弧焊接304奥氏体不锈钢和1020碳钢，并研究不同焊丝对接头组织与性能的影响。结果表明，采用309L和308L焊丝所获得的接头焊缝组织中，铁素体呈连续树枝状排列分布于奥氏体中，且前者的铁素体含量比后者高，而使用316L焊丝获得的接头焊缝中为不连续的树枝状铁素体分散排列在奥氏体中。进一步对接头进行耐腐蚀性能测试，采用309L焊丝获得的焊缝具有较好的抗点蚀性能。YAN J[52]等人分别采用激光焊、钨极氩弧焊、复合焊三种方法对奥氏体不锈钢进行焊接，结果表明，三种焊接方法所获得焊缝均为α+γ双相组织，但组织中的铁素体含量各不相同，其中以激光焊焊缝中的铁素体含量最高，而钨极氩弧焊焊缝中的铁素体含量最低。
田劲松[53]等人采用TIG自熔焊对409L和410L冷轧板进行了焊接试验，并对获得接头进行了拉伸和晶间腐蚀试验。结果表明，410L接头塑性下降较多的主要原因在于焊缝金属中的C、N含量较高，在焊接过程中易形成马氏体，冷却过程中析出了富Cr的碳化物和氮化物。409L接头未产生晶间腐蚀倾向的主要原因在于焊缝金属中C、N的含量较低，且添加了强碳化物形成元素Ti;而410L接头产生晶间腐蚀倾向的主要原因在于，焊接冷却过程中析出了富Cr的碳化物和氮化物，导致形成局部贫铬区，不过，在焊接冷却过程中形成的马氏体具有一定的抵抗晶间腐蚀裂纹扩展能力。
3课题的研究内容
本实验的主要目的是为了研发钛铁不锈钢三层复合板的对接焊接工艺，考虑到焊后焊缝区域应具备的防腐蚀性、力学性能以及技术难点，主要的研究内容可分为以下部分：
(1)设计合理的坡口形式
(2)制定TA1薄钛板焊接工艺
(3)制定钛/铁复合层焊接工艺
(4)制定铁/不锈钢复合层焊接工艺
(5)检测焊缝区域的耐腐蚀性
4课题的研究方案
(1)选择合理的坡口形式及制备方法
图4.1为钛/铁/不锈钢三层复合板焊接的对接示意图。焊后的焊缝区域必须还具有原覆层的防腐蚀性。同时钛铁又不能够直接焊接，以防止产生TiFe、TiFe2以及TiC等脆性相，削弱接头的塑性。所以，对于钛/铁/不锈钢复合板的对接焊要采取先开坡口的形式。
图4.2(a)(b)分别为预先设计的坡口形式。由于复合板的覆层非常薄，所以增加加工难度，将采取机械加工的方式去除铁和不锈钢，只留下钛覆层。图4.2(a)的加工难度低于图4.2(b)，但是图4.2(a)的焊接方式较为单一，只能采取预置粉末的方式通过深熔焊进行焊接，而图4.2(b)可以采用多道焊的方式进行焊接，焊接难度大大降低，但是坡口加工难度较高。随着实验的进行，将对两种方案进行试验，确定最优方案。
(2)确定钛覆层的焊接工艺以及钛/铁之间过渡层的填充材料
由于钛覆层厚度仅为0.2-0.25mm，属于超薄板焊接，在焊接过程中极易烧穿或由于对不齐而出现焊接缺陷，所以焊接方案初步确定为卷边焊。同时钛/铁直接焊接又会在界面处形成了TiFe、TiFe2以及TiC等脆性相,削弱了接头的塑性,而且接头的热稳定性较差,焊接变形大,接头形式也有一定的限制[54]。所以，根据钛/铁钎焊中采用的钎料种类，初步计划选取铜或镍来作为过渡材料，并通过试验确定最优工艺。
(3)确定铁/不锈钢焊接工艺及焊缝填充材料成分
根据焊缝横断面形状，如果复合板与复合板直接焊接，焊缝处不填充任何材料。焊后的焊缝金属由复合板中的基层铁与覆层不锈钢共同熔化组成，基层的熔化量大于覆层不锈钢，基层铁对覆层不锈钢的稀释作用，使得焊缝金属中Cr、Ni的含量可能远低于覆层不锈钢中的含量。即使是焊缝表面，含有较多的覆层不锈钢，由于熔池的搅拌作用，使得其Cr、Ni含量也会低于覆层不锈钢中的含量，焊缝表面与覆层不具有同等的耐腐蚀性能。
如果在复合板焊缝处填充了与覆层相同材质的不锈钢材料，由于填充的不锈钢材料与覆层具有相同的Cr、Ni含量，基层碳钢对覆层的稀释作用，仍会使焊缝金属中Cr、Ni含量降低或者焊缝的局部区域降低，导致焊缝区是薄弱地带，焊缝表面与覆层不锈钢不具有同等的耐腐蚀性能。
根据上述分析，铁/不锈钢复合板的焊接必须在焊缝处填充高Cr、Ni的不锈钢材料。依据焊缝熔池大小、覆层不锈钢、基层碳钢和填充材料的熔化量，结合Schaeffler图(图4.3),利用杠杆定律，即可出了填充材料的Creq、Nieq分别含量，然后配制所需Cr和Ni含量的高Cr、Ni不锈钢粉末。
(4)对钛/铁/不锈钢复合板焊缝的防腐蚀性能、力学性能进行检测，观察并分析显微组织。
5工作进度安排
20xx.09-20xx.11 查阅国内外相关文献，写开题报告;
20xx.12-20xx.03 制备焊接材料，对板材进行轧制、切割、热处理、开坡口等加工;
20xx.04-20xx.07 学习并熟练掌微束等离子焊机，完成钛覆层的焊接，测试工艺参数;
20xx.08-20xx.09 进行复合板焊接实验，制备良好的复合板焊缝;
20xx.10-20xx.12 对复合板焊缝进行腐蚀性能检测;
20xx.01-20xx.02 对复合板焊缝进行性能检测及组织分析;
20xx.03-20xx.05 撰写论文，准备答辩
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