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文檔簡介
1、本文采用Au-Ni-V活性釬料釬焊連接Si3N4陶瓷與鎳基合金,使用ANSYS有限元軟件模擬計算了加入不同厚度、不同材料的中間層對接頭殘余應(yīng)力的影響,并通過試驗對模擬計算結(jié)果進行驗證。
使用Au-Ni-V釬料直接釬焊Si3N4陶瓷與鎳基合金,釬料對兩側(cè)母材潤濕性良好,但由于熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致殘余應(yīng)力過大,造成接頭在冷卻過程中發(fā)生斷裂,無法得到具有良好性能的接頭。通過掃描電鏡對接頭組織進行觀察發(fā)現(xiàn)釬縫主要由三部分組成:陶瓷與釬
2、料界面之間的V2N反應(yīng)層,焊縫中的白色富Au固溶體,以及灰色富Ni固溶體。
數(shù)值模擬計算結(jié)果表明:軟質(zhì)中間層Ni和Cu依靠其自身的塑性變形,能有效降低接頭中陶瓷部分的殘余應(yīng)力,中間層的屈服強度越低,對殘余應(yīng)力緩解的作用越明顯。隨著中間層厚度的增加,接頭殘余應(yīng)力先減小后增大,存在最佳中間層厚度配比。硬質(zhì)中間層W通過對殘余應(yīng)力的分擔(dān)和轉(zhuǎn)移來降低陶瓷上的殘留應(yīng)力值,殘余應(yīng)力隨中間層厚度的增加不斷減小。對于Cu和W組成的雙層復(fù)合中間層
3、,在Cu靠近陶瓷一側(cè)時接頭殘余應(yīng)力較低,而當(dāng)W靠近陶瓷一側(cè)時對殘余應(yīng)力緩解效果較差。
在不同的釬焊工藝條件下,對加入單層中間層接頭的組織觀察結(jié)果表明:Mo和Ni中間層的加入,降低了釬料對母材的潤濕性,使得接頭的連接性能惡化,導(dǎo)致接頭性能降低;而加入W和Cu中間層時,由于其與釬料的交互作用較弱,不影響釬料對母材的連接性能,因此可以得到性能相對較高的接頭。
接頭性能測試的結(jié)果表明:在保證釬料對陶瓷母材潤濕性的前提下,采用
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