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1、本文采用新型Ti40Zr25Cu20Ni15非晶活性釬料進(jìn)行了Si3N4陶瓷的真空釬焊連接,利用SEM、EDS等分析手段對(duì)接頭界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:對(duì)于Ti-Zr-Ni-Cu系活性釬料,合金元素Ti的活性大于Zr,優(yōu)先和Si3N4發(fā)生界面反應(yīng);Ti40Zr25Ni15Cu20非晶釬料釬焊Si3N4陶瓷接頭界面反應(yīng)層由兩部分組成,緊靠陶瓷為T(mén)iN層,其余為T(mén)i-Si和Zr-Si化合物層;釬焊溫度、保溫時(shí)間和釬焊時(shí)施加的壓力均對(duì)接頭
2、的室溫強(qiáng)度有影響,這種影響主要是通過(guò)反應(yīng)層的厚度以及致密度來(lái)體現(xiàn)的。在釬焊溫度為1323K,釬焊保溫時(shí)間為120min,施加的壓力為400Pa的工藝參數(shù)條件下,接頭具有最佳的室溫強(qiáng)度,為160MPa;在相同的試驗(yàn)條件下,采用非晶態(tài)釬料釬焊的接頭室溫強(qiáng)度均大于晶態(tài)釬料的接頭;采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶釬料釬焊Si3N4陶瓷,在測(cè)試溫度573K時(shí),接頭高溫強(qiáng)度達(dá)到最大,為126MPa;隨后隨試驗(yàn)溫度升高,高溫強(qiáng)度降低,當(dāng)測(cè)試溫
3、度大于673K,接頭強(qiáng)度急劇降低。 為了進(jìn)一步改善接頭的強(qiáng)度,以Ti40Zr25Cu20Ni15成分為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一系列不同成分的釬料。釬料的潤(rùn)濕性試驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的釬料中Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于30%就不能很好潤(rùn)濕Si3N4陶瓷,在此基礎(chǔ)上添加微量的B或Si元素能改善潤(rùn)濕性,對(duì)比B,Si元素對(duì)潤(rùn)濕性的影響,發(fā)現(xiàn)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的B改善效果最好。為了提高Ti-Zr-Ni-Cu非晶態(tài)釬料釬焊Si3N4陶瓷接頭的高溫強(qiáng)度,增加
4、了釬料中Ni元素的含量。非晶形成理論表明:合金元素Zr有利于提高釬料合金的非晶形成能力?;谝陨蠋c(diǎn),確定了TiZr20Ni20Cu20B0.2,TiZr20Ni25Cu15B0.2兩組釬料為本文的優(yōu)化結(jié)果,并成功制備為非晶。TiZr20Ni20Cu20B0.2,TiZr20Ni25Cu15B0.2非晶箔帶釬料EDS、DTA分析表明:釬料中各元素分布非常均勻,基本沒(méi)有偏析,與相同成分晶態(tài)釬料相比,非晶箔帶釬料的固液相線(xiàn)溫度均有所降低,固
5、液相線(xiàn)溫度區(qū)間也縮小;在真空度不低于5×10-3Pa高真空條件下,非晶態(tài)釬料潤(rùn)濕性好于晶態(tài)釬料;和Ti40Zr25Cu20Ni15非晶態(tài)釬料釬焊Si3N4陶瓷的接頭相比,TiZr20Ni20Cu20B0.2,TiZr20Ni25Cu15B0.2非晶態(tài)釬料釬焊的Si3N4陶瓷的接頭室溫強(qiáng)度變化不大,但高溫強(qiáng)度有一定的提高。在773K的溫度下,采用TiZr20Ni20Cu20B0.2,TiZr20Ni25Cu15B0.2釬料釬焊的接頭強(qiáng)度分
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