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超声波振动辅助钎焊玻璃工艺及机理研究

作　者: 孙小磊
导　师: 闫久春
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 超声波钎焊玻璃表面粗糙度 Sn-Zn合金
分类号: TG454
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文采用超声波振动辅助钎焊的方法成功实现了玻璃的连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDAX)、X射线衍射分析(XRD)等方法对玻璃接头的微观组织及界面形貌进行了观察分析。解释了超声钎焊玻璃中出现的物理现象,阐明其连接机理,并建立了超声钎焊玻璃的物理模型。在严格控制加热、冷却速度前提下,采用纯Zn和纯Sn作为填充材料能够实现玻璃/Al的连接,前者钎缝由α-Al(Zn)固溶体、(Zn+Al)共析+[η-Zn+(Zn+Al)共析]共晶组织构成;后者钎缝由被超声破碎的纯Al块、Sn-Al共晶和β-Sn固溶体构成,两者玻璃侧界面都很平直,没有扩散、溶解现象。综合实验结果和理论分析认为钎焊过程中,超声波振动促进液态金属填缝;在超声空化及射流作用下,填缝前沿液态金属以高温高压的状态迸射到母材表面,与母材紧密接触,从而改善母材与钎料的润湿性;玻璃表面断键的存在,使玻璃与金属形成电子型结合;XRD结果表明Al与玻璃存在反应,Zn可能与玻璃发生反应,固液界面处的空化作用可以形成局部高温高压环境,任何化学反应均可发生,即:玻璃与钎料之间存在反应结合;固液界面处超声空化及射流作用使玻璃表面状态发生改变,不仅增加了断键数量,使结合更致密,而且形成机械咬合作用,增加连接强度。玻璃与金属的连接可以描述为:电子型结合起主要作用,局部反应结合及机械咬合作用起到强化作用。采用Sn-Zn合金超声钎焊玻璃/Al,与玻璃形成连接界面的仍然为Sn基合金;Zn、Al之间作用强烈,阻碍了Sn与Zn、Al之间的作用,Zn元素的添加没有起到增强玻璃与金属结合界面强度的效果。提高玻璃连接质量的关键在于优化玻璃与金属的连接界面。

超声波振动辅助钎焊玻璃工艺及机理研究

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