氧化物陶瓷與金屬的活性釬焊工藝及其機(jī)理研究.pdf

1、陶瓷與金屬的連接問題已成為當(dāng)今科研領(lǐng)域的熱點(diǎn)。以氧化鋁和氧化鋯為代表的氧化物陶瓷以其優(yōu)良的性能而受到廣泛的關(guān)注，鎳同樣是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的金屬材料，實(shí)現(xiàn)兩者的連接，使兩種材料的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，具有十分重要的意義。
　　 本文采用活性釬焊法完成氧化物陶瓷(Al2O3和ZrO2)和鎳的釬焊，并對焊后試樣進(jìn)行電鏡觀察、能譜分析、X射線衍射分析、剪切強(qiáng)度測試等一系列的分析測試，以確定接頭連接機(jī)理和最佳工藝參數(shù)。
　　 研究發(fā)現(xiàn)活性

2、釬焊法釬焊Al2O3陶瓷和金屬Ni，1000℃以下由于釬料熔化不充分，接頭質(zhì)量較差。溫度提升后，接頭質(zhì)量得到改善。釬焊溫度超過1020℃，釬料兩側(cè)界面出現(xiàn)比較明顯的化學(xué)反應(yīng)層和物理潤濕層。反應(yīng)層為活性元素Ti的主要集中區(qū)域，Cu與Ti的共存現(xiàn)象說明其也是反應(yīng)的參與元素，Ag主要集中在焊縫中部。物理潤濕層主要是Cu、Ni形成的固溶體，還夾雜有少量金屬氧化物。X射線衍射分析結(jié)果顯示反應(yīng)層界面的主要產(chǎn)物包括金屬間化合物(AlTi、TiAg、A

3、gTi3、CuTi)，Ti的氧化物(TiO、TiO2、Ti3O5)和Cu-Ti-O化合物(Cu2Ti4O、Cu3TiO4)，反應(yīng)的基礎(chǔ)為Ti與Al2O3的氧化還原反應(yīng)。剪切強(qiáng)度測試結(jié)果顯示釬焊溫度為1020℃時的到的接頭剪切強(qiáng)度最大值103MPa，溫度過高或過低都會使接頭強(qiáng)度下降。
　　 ZrO2陶瓷與金屬Ni的活性釬焊試驗(yàn)中，比較適合的釬焊溫度同樣出現(xiàn)在1000℃以上，1020℃以上同樣出現(xiàn)比較明顯的化學(xué)反應(yīng)層和物理潤濕層。由

4、于受到了Zr元素擴(kuò)散的影響，Ti在陶瓷表面富集現(xiàn)象減弱。相比Al2O3與Ni的接頭，Ag、Cu分布狀況變化不大。接頭反應(yīng)的主要產(chǎn)物包括金屬間化合物(Cu3Ti、Ti3Cu、Ti2Cu3、TiAg)，Ti的氧化物(TiO、TiO2)，Cu-Ti-O化合物(Cu3Ti3O)，另外Ni取代了Cu-Ti-O化合物中的Cu生成了NiTiO3。接頭剪切曲線中在1060℃條件下出現(xiàn)峰值124MPa。剪切強(qiáng)度峰值溫度升高的原因是Zr阻礙了Ti的擴(kuò)散，從