TC4鈦合金-B270玻璃熱壓連接工藝研究.pdf

1、B270光學(xué)玻璃具有良好的透光反射效果、表面硬度較高，廣泛應(yīng)用在光學(xué)鍍膜領(lǐng)域。鈦合金憑借其優(yōu)異的比強(qiáng)度、耐蝕性和耐熱性而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，因此，利用光學(xué)玻璃與TC4鈦合金組成復(fù)合結(jié)構(gòu)，改善玻璃本身延展性和沖擊韌性低的缺陷，最終能夠?qū)崿F(xiàn)玻璃/金屬連接件在微電子和光學(xué)等領(lǐng)域的廣泛使用。目前在工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)成熟且得到大規(guī)模運(yùn)用的是玻璃/可伐合金、玻璃/鋁連接件，科研領(lǐng)域?qū)ΣＡ?TC4鈦合金的研究較少，二者的連接技術(shù)有待開發(fā)。本課題主要研究了

2、采用真空熱壓和陽極鍵合兩種工藝實(shí)現(xiàn)TC4鈦合金/玻璃的穩(wěn)固連接和良好氣密性。
　　本課題研究分析了TC4鈦合金預(yù)表面處理對TC4鈦合金/玻璃真空熱壓連接效果的影響。分析了不同厚度的氧化膜對熱壓過程中玻璃/TC4鈦合金連接效果的影響，觀察界面形貌，測定界面元素分布;對比分析了不同噴砂顆粒大小對TC4鈦合金表面形貌的影響，噴砂與噴蝕在TC4鈦合金表面粗化的優(yōu)劣，確定了最合適的TC4鈦合金表面預(yù)處理工藝。研究了真空熱壓參數(shù)（熱壓溫度T、

3、熱壓時間t、熱壓壓力P）對TC4鈦合金/玻璃連接界面結(jié)構(gòu)、結(jié)合成效的影響，并探討了影響連接強(qiáng)度的殘余應(yīng)力的成因和解決方法以及真空熱壓的連接機(jī)制。結(jié)果表明:通過TC4鈦合金表面粗化處理增加了金屬表面積，加強(qiáng)了氧化膜與金屬基體、玻璃與TC4鈦合金的結(jié)合強(qiáng)度，氧化處理不僅提升了玻璃的潤濕性，更是在氧化膜與玻璃緊密接觸的過程中，與玻璃發(fā)生化合反應(yīng)，剪切強(qiáng)度可達(dá)11MPa，界面結(jié)合率達(dá)到95％以上。對應(yīng)的真空熱壓參數(shù)為:T=750℃，t=2h，P

4、=0.5MPa。
　　本課題研究了TC4鈦合金/玻璃的陽極鍵合工藝，分析了不同鍵合工藝參數(shù)（鍵合溫度T、鍵合電壓V）下的工藝特征，并通過對鍵合界面的結(jié)構(gòu)與元素分析界定，對比了真空熱壓與陽極鍵合工藝特點(diǎn)的差異，并最終探討了TC4鈦合金/玻璃陽極鍵合機(jī)理，當(dāng)鍵合溫度T在350-550℃，電場電壓V在500-700V時，能夠?qū)崿F(xiàn)TC4鈦合金/玻璃的穩(wěn)固連接，剪切強(qiáng)度達(dá)到15MPa以及100％結(jié)合率。鍵合界面結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn):整個鍵合區(qū)域是由