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Ag-Cu-Ti+SiCp复合钎料钎焊氮化硅陶瓷的接头组织及性能研究

作　者: 贺艳明
导　师: 张杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: Si3N4陶瓷复合钎料活性钎焊机械合金化接头性能
分类号: TG454
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 76次
引　用: 2次
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内容摘要

氮化硅陶瓷是应用广泛的结构陶瓷之一,研究Si₃N₄陶瓷的连接具有十分重要的理论和实用价值。由于一般合金钎料和Si₃N₄陶瓷热膨胀系数的差异较大,连接后容易在接头内部产生高的残余应力,本文采用Ag-Cu-Ti+SiCp复合钎料钎焊Si₃N₄陶瓷,借助SEM、EDS、XRD研究了连接工艺、钎料成分和制备方式对接头微观组织和力学性能的影响。采用机械搅拌法和机械合金化法两种方式制备Ag-Cu-Ti+SiCp复合钎料。研究表明:在制备低陶瓷含量（SiCp≤5vol.%）复合钎料时,机械搅拌法和机械合金化法均可获得性能良好的钎焊接头,其中机械合金化钎料得到的接头综合性能较好;在制备高陶瓷含量（SiCp>5vol.%）钎料时,仅机械合金化法能获得高性能的接头。认为在控制界面层厚度、陶瓷颗粒粒度以及混合粉末成分均匀度方面机械合金化法均优于机械搅拌法。采用机械搅拌法制备的（Ag72Cu28）92Ti8+5vol.%SiCp复合钎料,在1173K保温时间10min钎焊时,所获得接头的三点弯曲强度达到506.3MPa。在该钎焊工艺下,母材与钎料界面形成了厚度适中的连续致密反应层;钎缝内SiCp陶瓷颗粒与钎料的反应能最大限度地降低钎料热膨胀系数。较高的钎焊温度和较长的保温时间对接头性能不利。采用机械搅拌、机械合金化两种方法制备（Ag72Cu28）96Ti4+[X]vol.%SiCp复合钎料钎焊连接Si₃N₄陶瓷,当X为5vol.%时,接头最高强度达到382.5MPa。提高钎料中陶瓷颗粒的含量,对降低钎料的热膨胀系数有利;但同时钎料流动性变差,钎缝组织不致密。采用机械搅拌法制备的（Ag72Cu28）100-xTix+5vol.%SiCp复合钎料和机械合金化制备的（Ag72Cu28）100-xTix+10vol.%SiCp复合钎料中,当X为8wt.%时,接头最高强度分别达到506.3MPa、387.2MPa。与使用小尺寸的SiCp（5μm）制备的复合钎料相比,采用大尺寸的SiCp（10μm）制备的复合钎料得到的接头综合性能较好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 课题背景和研究意义  9-10
  1.2 陶瓷连接方法  10-13
    1.2.1 陶瓷连接研究现状  10-12
    1.2.2 陶瓷连接方法  12-13
  1.3 陶瓷活性钎焊研究  13-16
    1.3.1 润湿性研究  13-15
    1.3.2 残余应力研究  15-16
  1.4 复合钎料连接陶瓷的研究现状  16-18
  1.5 钎料制备工艺  18-19
  1.6 本文主要研究内容  19-20
第2章材料及试验方法  20-27
  2.1 试验材料  20-22
  2.2 试样制备  22-23
  2.3 钎焊设备  23-24
  2.4 钎焊工艺  24-25
  2.5 钎焊接头三点弯曲强度的测定  25
  2.6 钎焊接头组织结构分析  25-27
    2.6.1 粉末形貌和接头组织观察  25-26
    2.6.2 XRD 分析  26
    2.6.3 接头成分分析  26-27
第3章机械搅拌法制备复合钎料连接Si_3N_4陶瓷接头的组织与性能  27-49
  3.1 引言  27
  3.2 复合钎料钎焊Si_3N_4 陶瓷接头的显微组织  27-31
  3.3 钎焊工艺参数对Si_3N_4 陶瓷接头组织和性能的影响  31-36
    3.3.1 钎焊工艺参数对Si_3N_4 陶瓷接头显微组织的影响  31-34
    3.3.2 钎焊工艺参数对Si_3N_4 陶瓷接头性能的影响  34-36
  3.4 复合钎料中陶瓷体积分数对接头组织和性能的影响  36-42
    3.4.1 钎料中陶瓷含量对Si_3N_4 陶瓷接头组织的影响  37-39
    3.4.2 钎料中陶瓷含量对Si_3N_4 接头性能的影响  39-42
  3.5 活性元素Ti 的补偿  42-48
    3.5.1 Ti 补偿对复合钎料接头组织影响  42-46
    3.5.2 Ti 补偿对接头性能的影响  46-48
  3.6 本章小结  48-49
第4章机械合金化法制备复合钎料连接Si_3N_4陶瓷接头的组织与性能  49-68
  4.1 前言  49-50
  4.2 机械合金化制备B 类复合钎料  50-55
    4.2.1 机械合金化对B 类复合钎料微观组织的影响  50-54
    4.2.2 B 类复合钎料对接头钎焊性影响  54-55
  4.3 C 类复合钎料对Si_3N_4 陶瓷接头组织与性能的影响  55-62
    4.3.1 C 类粉末的球磨变形行为  55-58
    4.3.2 C 类粉末对Si_3N_4 陶瓷接头组织与性能的影响  58-62
  4.4 复合钎料中SiCp 尺寸对Si_3N_4 陶瓷接头组织与性能的影响  62-66
    4.4.1 Ti+5vol.% SiCp(5μm)粉末球磨变形行为  63-64
    4.4.2 Ti+5vol.% SiCp(5μm)对Si_3N_4 陶瓷接头组织与性能的影响  64-66
  4.5 机械搅拌和机械合金化两种复合钎料制备方法比较  66-67
  4.6 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-75
致谢  75

Ag-Cu-Ti+SiCp复合钎料钎焊氮化硅陶瓷的接头组织及性能研究

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