多孔Si3N4陶瓷與Invar合金的釬焊工藝探索與機(jī)理研究.pdf

1、多孔Si3N4陶瓷是一種經(jīng)高溫?zé)?，體內(nèi)具有數(shù)量巨大的彼此相通或閉合氣孔的一類新型的結(jié)構(gòu)—功能一體化材料，具有普通陶瓷所不具備的低介電、抗熱震、抗氧化等新特性，從而成為超高速導(dǎo)彈天線罩的理想透波材料，在天線罩的裝配及使用的過程中，罩體材料必然要在其端部與金屬環(huán)實(shí)現(xiàn)有效連接才能獲得所需要的成品構(gòu)件。Invar合金以其室溫范圍內(nèi)極低的熱膨脹系數(shù)成為金屬環(huán)的首選材料。因而本文開展了多孔Si3N4陶瓷與Invar合金的釬焊連接研究，通過對(duì)釬料體

2、系和釬焊工藝參數(shù)的優(yōu)化達(dá)到控制釬焊接頭界面組織以及提高接頭力學(xué)性能的目的。
　　采用Ag-Cu-Ti釬料釬焊連接多孔Si3N4陶瓷與Invar合金，研究了釬焊溫度和保溫時(shí)間對(duì)接頭組織及性能的影響。隨著釬焊溫度升高，接頭內(nèi)界面處殘余應(yīng)力加劇，導(dǎo)致接頭強(qiáng)度隨溫度升高而下降。隨著保溫時(shí)間的延長，接頭強(qiáng)度先增加后減少，當(dāng)保溫時(shí)間較短，界面反應(yīng)不夠充分，導(dǎo)致釬合率不高；而保溫時(shí)間過長，釬料中間層中的脆性化合物數(shù)量增加，亦會(huì)降低接頭力學(xué)性能。

3、在釬焊溫度為1093K，保溫15min，接頭室溫剪切強(qiáng)度達(dá)到最高值47.89MPa。
　　采用Ag-Cu-Ti/Ti復(fù)合釬料釬焊多孔Si3N4陶瓷與Invar合金，闡明了Ti箔厚度及工藝參數(shù)對(duì)接頭界面組織和性能的影響，母材之間及其與接頭內(nèi)組織的熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的殘余應(yīng)力以及釬焊接頭中脆性化合物的形成都弱化接頭性能。接頭剪切強(qiáng)度隨著釬焊溫度的升高逐漸降低，而隨著保溫時(shí)間的延長先增加后降低；當(dāng)Ti箔厚度從20μm逐步增加到60μm時(shí)

4、，接頭剪切強(qiáng)度先增加后減少。在釬焊溫度為1093K，保溫時(shí)間為45min，復(fù)合釬料中Ti箔厚度為30μm條件下，接頭剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值132.5MPa。在對(duì)接頭組織進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合熱力學(xué)方法揭示了使用Ag-Cu-Ti/Ti復(fù)合釬料釬焊連接多孔Si3N4陶瓷與Invar合金的接頭組織演化過程和連接機(jī)理：在陶瓷界面，釬料中Ti元素與Si3N4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成反應(yīng)層而緊密結(jié)合；在Invar合金界面，釬料層與合金形成牢固的冶金結(jié)合，最終得